Scientificrussia.ru - Главный бич лета и волнения для многих жителей России ― это лесные пожары. Поведение пожаров в бореальных (таежных) лесах Сибири  и их последствия для лесных экосистем, а также газовую и аэрозольную дымовую эмиссию от них исследовали специалисты по лесным пожарам из трех стран – России, США и Канады.

В нескольких международных  проектах, выполненных в 2000-2010 годах, принимали участие Институт леса СО РАН (Красноярск), Институт химической кинетики и горения СО РАН (Новосибирск), Сибирская государственная геодезическая академия (Новосибирск), а также коллабораторы из канадской и американской лесных служб. 

Наземный пожар в Сибири

Горит подстилка

Ежегодно общая площадь пожаров в сибирских лесах достигает 10-15 млн гектаров. Кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории дисперсных систем Института химической кинетики и горения СО РАН Юрий Николаевич Самсонов, принимавший участие в вышеупомянутых проектах, отмечает, что, по статистике, один рукотворный пожар, как правило, возникающий вблизи от населенных мест, сжигает один-два гектара леса. А один-единственный «дикий» пожар в глубине таежной территории может пройти на площади в тысячу или даже пять тысяч га. Получается, что количественно пожаров из-за действий человека больше, а по площади дикие пожары полностью превалируют. Главный источник природных пожаров – это разряд молнии.  - Для сибирских лесов наиболее типичен наземный пожар, при котором выгорает лесная подстилка – мох, лишайник, древесный опад, который накапливался на земле в течение нескольких десятилетий, рассказывает Юрий Николаевич. – Выгорают кустарники, но сами деревья, как правило, сильно не повреждаются, хотя это зависит от мощности пожара. Гибнет порядка 10-15 процентов деревьев, а у остальных просто происходит частичное обугливание прикорневого ствола, но со временем эта небольшая обугленная зона покрывается последующими годовыми кольцами. Это позволяет судить об «истории пожаров» на той или иной лесной территории.

Старший научный сотрудник лаборатории дисперсных систем Института химической кинетики и горения СО РАН Юрий Николаевич Самсонов (Фото Елены Трухиной)

Выяснено, что в среднем каждые 40 лет возникают пожары по естественным причинам. Таким образом, каждая сосна 200-летнего возраста 4-5 раз подвергалась пожарному воздействию, но оставалась в живых.

 То, что в Сибири почти не происходит наиболее опасных верховых (кроновых) пожаров, связано с нашим суровым климатом, особенно на основных таежных северных территориях. Запасы горючего биоматериала там не очень большие, а деревья расположены довольно далеко друг от друга – их кроны не соприкасаются, и верховому пожару некуда распространиться.

 Бывает так, что в определенной части леса пожара не происходило в течение ста и более лет. Тогда там накапливается огромное количество опавшей биомассы и, при подходящих условиях, возникает суперсильный пожар. Юрий Николаевич демонстрирует снимок, сделанный в Красноярском крае в середине 1990-х годов. На лесном «острове» в центре болота, полыхает огромный пожар. Сильным огнем было охвачено примерно 1,5 х 1,5 километра леса, а дымовое облако поднялось на высоту около 5 километров.

«Пылающий остров» - пожар в Красноярском крае, середина 1990-х годов

Маленькие, но опасные

 Немало вреда от пожара может нанести дымовая аэрозольная эмиссия.

 - Она состоит из трех типов химических веществ, ― поясняет Юрий Николаевич Самсонов. ― Во-первых, это минерально-почвенные вещества ― почвенные частички, захваченные восходящими потоками горячего воздуха с горящей напочвенной подстилки и с горящих «запыленных» растений, и т.н. «жизненные элементы», входящие в состав сгоревшей биомассы (калий, кальций, цинк, бром, железо, титан, кальций и другие). Во-вторых, это органические вещества, характерные для химического состава растительности (термически разложившаяся целлюлоза, смолы, лигнины и т.п.). И, наконец, это элементный углерод (графит, сажа) как результат глубокого обугливания органики.

 Любая аэрозольная частица на 70-80 процентов состоит из органических веществ – это продукты термического разложения растительной биомассы, целлюлозы, смол. Еще примерно 8-15 процентов – элементный углерод (иногда называемый сажей), который придают черноту дымовым частицам. Это самое важное вещество, потому что оно сильно поглощает солнечные лучи. Оставшиеся 10 процентов – это минеральные вещества, чаще всего – обычная пыль, которая годами накапливается на растениях и поднимается вместе с потоками воздуха, когда идет пожар.

Отбор образцов газовой и аэрозольной дымовой эмиссии

В результате исследований удалось выяснить, что диаметр дымовых частиц обычно не превышает 10 микрон, а большая часть частиц имеют размеры примерно 1 микрон и менее. Юрий Николаевич подчеркивает, что эти тонкодисперсные фракции – самые опасные для дыхания, потому что они легко попадают внутрь наших организмов и осаждаются там. Они могут довольно долго, 10-20 дней, летать в атмосфере. Кроме того, эти субмикронные частицы весьма эффективно рассеивают солнечный свет, т.е. влияют на теплообмен между солнечным излучением, атмосферой и земной поверхностью. Поэтому дымовые эмиссии от обширных лесных пожаров могли бы быть причиной региональных погодных и, возможно, климатических изменений. Однако такие взаимосвязи пока лишь гипотетические.

Павел Красин