Вплив явища Ель-Ніньйо на виникнення масштабних лісових пожеж та їхні екологічні наслідки
Анотація
Частота та інтенсивність лісових пожеж рік від року зростає. Це пов’язано із глобальним потеплінням, пов’язаним як з природними, так і з антропогенними явищами і процесами. Існує й інший механізм глобального впливу на кліматичні зміни, аномально високу літню температуру, силу та частоту посухи, інтенсивність і частоту лісових пожеж і їхніх наслідків. Він пов’язаний з унікальним, циклічним, природним явищем Ель-Ніньйо. Не можна виключати можливість впливу цього явища на інтенсивність великомасштабних лісових пожеж та їхніх екологічних наслідків, відповідно аналізу цих процесів та кількісної їх оцінки. Є підстави вважати, що явище може впливати на інтенсивність і частоту лісових пожеж у країнах, що знаходяться неподалік від нього. Такою країною є, зокрема, Чилі, де щорічно спостерігаються інтенсивні лісові пожежі. Їхня інтенсивність порівнюється з інтенсивністю рекордних пожеж в Україні у 2020 р.
Мета. Порівняльна оцінка екологічних наслідків великомасштабних лісових пожеж, стимульованих природними та антропогенними впливами (на прикладі України та Чилі у 2014–2024 рр.)
Методи. Аналітичний огляд проблеми дослідження, системний аналіз низки супроводжуючих процесів, математичне моделювання та теоретичні розрахунки. Розроблено методику оцінки екологічних наслідків пожеж і вигорання будівель у населених пунктах.
Результати. Площі пожеж у 2017 та 2023 рр. сягали 0,5 млн га в Чілі. Викиди диму наближались до 10 Мт, що у сто тисяч разів перевищувало норму. Близько 0,5 Гт були викиди вуглекислоти. Вони у 200 разів перевищили фонове значення на території пожеж. Емісія сажі, чадного газу та вуглеводнів перевищила норму відповідно у 120 тис., 4 тис. і 160 разів. Викиди мікрочастинок PM 2,5 та поліароматичних вуглеводнів перевищували норму відповідно в 40 млн та більше ніж в мільйон разів. Емісія оксидів азоту та сірки перевищували норму відповідно у 3 тис. та 400–800 разів. Енергія горіння перевищувала 2 тис. ПДж, а середня потужність горіння – 1 ТВт. Енергія акустичного випромінювання, що сягала 7 ПДж, перевищувала фонове значення більше ніж в 1000 разів. В той же час потужність цього випромінювання перевищувала норму більше ніж у сто тисяч разів і складала близько 700 ГВт. Найбільшими були викиди N, що сягали 1–10 Мт. Значною була емісія K, Ca, Fe, Zn, Cr та Br. На порядки меншими були викиди інших хімічних елементів. Побудова математичних моделей надала можливість обчислити концентрацію та масу емітованих шкідливих речовин при горінні населених пунктів, спровокованому лісовими пожежами. Вперше встановлено, що викиди речовин при цьому можуть бути значними. Вперше обґрунтовано необхідність врахування впливу та обчислено масу та концентрацію мікронних частинок диму та поліароматичних вуглеводнів, що призводять відповідно до захворювання дихальних шляхів, серцево судинної системи та онкологічних захворювань жителів всієї країни та за її межами. Оцінено викиди оксидів азоту та сірки, що стимулюють появу кислотних дощів. Порівняльний аналіз характеристик і наслідків пожеж лісових масивів показав, що у Чилі у 2017 та 2023 рр. були значно (майже у 20 разів) та у лютому 2024 р. масштабнішими, ніж рекордні за своїми показниками і наслідками пожежі в Україні у 2020 р.
Висновки. Математичне моделювання та обчислення показали, що екологічні наслідки горіння великих лісових масивів і забудов у Чилі в 2023–2024 рр. були катастрофічними. Вони супроводжувалися активізацією явища Ель-Ніньйо. Не менш масштабними були екологічні наслідки лісових пожеж у Чилі в 2017 р., викликані найбільшим спекотним на той час літом. Масштаби пожеж у Чилі та їхні наслідки в багато разів перевищували відповідні показники рекордних пожеж в Україні в 2020 р.
Завантаження
Посилання
Chernogor, L.F., Nekos, A.N., Titenko, G.V., & Chornohor L.L. (2021). Ecological consequences of large-scale forest fires in Ukraine in spring–summer–autumn 2020. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University. Series Ecоlogy, (24), 79–90. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2021-24-07 (in Ukrainian)
Chernogor, L.F., Nekos, A.N., Titenko, G.V., & Chornohor L.L. (2021). Ecological consequences from forest burning in the Northern Hemisphere in 2020: results of modeling and quantitative calculations. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University. Series Еcоlogy, (25), 42–54. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2021-25-04 (in Ukrainian)
Chernogor, L.F., Nekos, A.N., Titenko, G.V., & Chornohor L.L. (2022). Simulation of large-scale forest fire parameters. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University. Series Еcоlogy, (26), 43–54. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2022-26-04 (in Ukrainian)
Snegirev, A.Yu., Marsden, J.A., Francis, J., & Makhviladze, G.M. (2004). Numerical studies and experimental observations of whirling flames. International Journal of Heat and Mass Transfer, 47(12–13), 2523–2539. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2004.02.002
Adámek, M., Jankovská, Z., Hadincová, V., Kula, E., & Wild, J. (2018). Drivers of forest fire occurrence in the cultural landscape of Central Europe. Landscape Ecology, 33(11), 2031–2045. https://doi.org/10.1007/s10980-018-0712-2
Hebert-Dufresne, L., Pellegrini, A.F.A., Bhat, U., & Redner, S. (2018). Edge fires drive the shape and stability of tropical forests. Ecology letters, (6), 794–803. https://doi.org/10.1111/ele.12942
Rodríguez-Trejo, D.A., Martínez-Muñoz, P., & Martínez-Lara, P.J. (2019). Fire effects on the trees of a tropical pine forest and a tropical dry forest at Villaflores, Chiapas, Mexico. Ciência Florestal, 29(3), 1033–1047. https://doi.org/10.5902/1980509833952
Dowdy, A.J., Ye, H., Pepler, A., Thatcher, M., Osbrough, S.L., Evans, J.P., Di Virgilio, G., & McCarthy, N. (2019). Future changes in extreme weather and pyroconvection risk factors for Australian wildfires. Scientific reports, 9(1). id: 10073. 1–11. https://doi.org/10.1038/s41598-019-46362-x
Zhang, G., Wang, M., & Liu, K. (2019). Forest Fire Susceptibility Modeling Using a Convolutional Neural Network for Yunnan Province of China. International Journal of Disaster Risk Science, 10(3), 386–403. https://doi.org/10.1007/s13753-019-00233-1
Buts, Yu.V. (2020). Scientific and methodological bases of relaxation of ecogeosystems under the technogenic loading of pyrogenic origin. Doctor’s Thezis. Sumy: Sumy State University. Retrieved from https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/76769 (in Ukrainian)
McLauchlan, K.K., Higuera, P.E., Miesel, J., Rogers, B.M., Schweitzer, J., Shuman, J.K., Tepley, A.J., Var ner, J.M., Veblen, T.T., Adalsteinsson, S.A., Balch, J.K., Baker, P., Batllori, E., Bigio, E., Brando, P., Cattau, M., Chipman, M.L., Coen, J., Crandall, R., Daniels, L., Enright, N., Gross, W.S., Harvey, B.J., Hatten, J.A., Hermann, S., Hewitt, R.E., Kobziar, L.N., Landesmann, J.B., Loranty, M.M., Maezumi, S.Y., Mearns, L., Moritz, M., Myers, J.A., Pausas, J.G., Pellegrini, A.F.A., Platt, W.J., Roozeboom, J., Safford, H., Santos, F., Scheller, R.M., Sherriff, R.L., Smith, K.G., Smith, M.D., & Watts, A.C. (2020). Fire as a fundamental ecological process: Research advances and frontiers. Journal of Ecology, 108(5), 2047–2069. https://doi.org/10.1111/1365-2745.13403
Kelly, A.J., & Hodges, K.E. (2020). Post-fire salvage logging reduces snowshoe hare and red squirrel densities in early seral stages. Forest Ecology and Management, 473. id: 118272. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118272
Wilson, N., Bradstock, R., & Bedward, M. (2021). Detecting the effects of logging and wildfire on forest fuel structure using terrestrial laser scanning (TLS). Forest Ecology and Management, 488. id: 119037. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.119037
Chuvieco, E., Pettinari, M.L., Koutsias, N., Forkel, M., Hantson, S., & Turco, M. (2021). Human and climate drivers of global biomass burning variability. Science of the Total Environment, 779. id: 146361. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146361
Coogan, S.C., Daniels, L.D., Boychuk, D., Burton, P.J., Flannigan, M.D., Gauthier, S., Kafka, V., Park, J.S., & Wotton, B.M. (2021). Fifty years of wildland fire science in Canada. Canadian Journal of Forest Research, 51(2), 283–302. https://doi.org/10.1139/cjfr-2020-0314
Holuša, J., Koreň, M., Berčák, R., Resnerová, K., Trombik, J., Vaněk, J., Szczygieł, R., & Chromek, I. (2021). A simple model indicates that there are sufficient water supply points for fighting forest fires in the Czech Republic. International journal of wildland fire, 30(6), 428–439. https://doi.org/10.1071/WF20103
Turner, M.G., Braziunas, K.H., Hansen, W.D., Hoecker, T.J., Rammer, W., Ratajczak, Z., Westerling, A.L., & Seidl, R. (2022). The magnitude, direction, and tempo of forest change in Greater Yellowstone in a warmer world with more fire. Ecological Monographs, 92(1). id: e01485. https://doi.org/10.1002/ecm.1485
Авторське право (c) 2024 Чорногор Л. Ф., Некос А. Н., Тітенко Г. В., Чорногор Л. Л
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
