Cyklus ohně a uhlíku v boreálních lesích - Fire and carbon cycling in boreal forests
Pozemské ekosystémy nalezené v boreálních (nebo tajgových ) oblastech Severní Ameriky a Eurasie pokrývají méně než 17% zemského povrchu, přesto obsahují více než 30% veškerého uhlíku přítomného v pozemském biomu. Pokud jde o ukládání uhlíku, boreální oblast se skládá ze tří ekosystémů: boreální les , rašeliniště a tundra . Rozsáhlé oblasti světa a významně přispívají k uvolňování atmosférického uhlíku v důsledku zvýšené teploty a nebezpečí požáru. Vysoké severní zeměpisné šířky zažijí nejvýznamnější nárůst oteplování na planetě v důsledku zvýšeného množství skleníkových plynů v atmosféře, což ohrozí jímání uhlíku v těchto oblastech. Kromě uvolňování uhlíku tavením permafrostu se budou častěji vyskytovat vysoce intenzivní požáry, které tak přispívají k uvolňování uloženého uhlíku. To znamená, že boreální les a jeho požární režim se stává stále významnějším faktorem při určování globálního uhlíkového rozpočtu .
Boreální lesy jsou také důležitými ekonomickými faktory konkrétně v Rusku a Kanadě a nejistota ohně v budoucnosti v důsledku změny klimatu je hlavním hlediskem v lesních hospodářských plánech. Snížení povolené těžby dřeva by mohlo být řešením dlouhodobé nejistoty požárních cyklů.
Cyklus uhlíku v boreálních lesích
| Část seriálu o |
| Uhlíkový cyklus |
|---|
 |
Ačkoli mírné a tropické lesy pokrývají celkem dvakrát tolik půdy než boreální les, boreální les obsahuje o 20% více uhlíku než ostatní dva dohromady. Boreální lesy jsou náchylné ke globálnímu oteplování, protože zpětná vazba led / sníh-albedo je významně ovlivněna povrchovou teplotou, takže změny povrchového albeda a infračervené emisivity vyvolané ohněm jsou významnější než v tropech.
Boreální lesní požáry významně přispívají k přítomnosti skleníkových plynů v atmosféře. Velké boreální požáry produkují dostatek energie k produkci konvektivních kouřových sloupců, které mohou proniknout do troposféry a občas proniknout přes tropopauzu. Kromě toho má chladná teplota v boreálních oblastech za následek nízkou hladinu vodní páry. Tato nízká hladina vodní páry v kombinaci s nízkým slunečním zářením vede k velmi nízké fotochemické produkci OH radikálu , což je chemická látka, která řídí životnost atmosféry většiny troposférických plynů. Proto se emise skleníkových plynů v boreálních lesních požárů budou prodloužena životnost přes les.
Požární režim
K požární režimy z boreálních lesů v Kanadě a v Rusku jsou odlišné. V Rusku je klima suchější a většina požárů je způsobena člověkem. To znamená, že jsou častější požáry nižší intenzity než v Kanadě a že většina produkce uhlíku v důsledku požáru je v Rusku. Lesnické praktiky v Rusku zahrnují použití těžkých strojů a rozsáhlá těžba, což vede ke změně palivových komplexů. Tato praxe údajně způsobuje degradaci oblastí na travnaté stepi, které se spíše regenerují jako nový les. To může mít za následek zkrácení intervalů návratu ohně. Průmyslové postupy v Rusku také vytvářejí další nebezpečí požáru (vážné škody v Ruské federaci postihují přibližně 9 milionů ha). Radioaktivní kontaminace na ploše asi 7 milionů ha vytváří nebezpečí požáru, protože oheň může redistribuovat radionuklidy.
Většina boreálních lesních požárů v Kanadě je zahájena osvětlením. Následně je v Kanadě v průměru méně požárů, ale mnohem vyšší frekvence vysoce intenzivního střelby z koruny než v Rusku s mírou požáru koruny 57% v Kanadě na rozdíl od 6% v Rusku. Přirozená rotace ohně mezi kanadskými a aljašskými boreálními lesy je jedno až několik století.
Rašeliniště a tundra
Oheň nepřímo hraje roli při výměně uhlíku mezi suchozemským povrchem a atmosférou tím, že reguluje režimy půdy a vlhkosti, včetně sukcese rostlin, fotosyntézy a půdních mikrobiálních procesů. Půda v boreálních oblastech je významným globálním propadem uhlíku; boreální lesní půda obsahuje 200 Gt uhlíku, zatímco boreální rašeliniště obsahuje 400 Gt uhlíku. Nejsevernější oblasti permafrostu obsahují 10 355 ± 150 Pg půdního organického uhlíku (SOC) v horní části 0-3 ma 21% tohoto uhlíku je v bazénu půdní organické vrstvy (SOL), který se nachází v horních 30 cm základní vrstvy.
Hloubka organické vrstvy půdy je jednou z ovládacích prvků permafrostu, což vede k zevšeobecnění dvou domén v boreálním lese: silná vrstva půdy a tenká vrstva půdy. Silná organická půda izoluje podloží od teplejších letních teplot a umožňuje vývoj permafrostu. Ačkoli permafrost udržuje půdu vlhkou během zimy, v letních měsících budou horní organické půdní horizonty vysušeny. Jak se průměrné teploty zvyšují, taje se permafrost rychleji a odpovídajícím způsobem se prodlužuje délka období požárů. Když se sníží interval bez požáru (FFI), ztráta SOL může mít za následek změnu domény na tenkou půdní vrstvu, což povede k menšímu ukládání uhlíku v půdě, větší zranitelnosti vůči ohni a snížení permafrostu. V černých smrkových lesích může snížený FFI zničit postupné trajektorie otevřením dveří k napadení listnatých stromů a keřů, což také dále zvyšuje zranitelnost vůči požáru.
Údaje týkající se ukládání uhlíku v oblasti permafrostu a požární aktivity v boreálních lesích jsou řídké, což představuje významnou překážku při stanovení přesného rozpočtu na uhlík. Odborné posouzení naznačuje, že oblast permafrostu se do roku 2100 stane čistým zdrojem uhlíku.
Zvýšení teploty lesního dna o 5 - 10 stupňů C po požáru významně zvýší rychlost rozkladu po několik let po vzniku požáru, což dočasně změní půdu na lokální zdroj uhlíku (neklesá).
Oheň zvyšuje biogenní emise NO a N20 z půdy.