Применение усовершенствованного метода оценки парниковых газов в результате лесных пожаров на территории России с использованием новых спутниковых продуктов и карт запасов лесных горючих материалов

Лесные пожары, ежегодно возникающие на обширных территориях, являются источником эмиссии в атмосферу значительных объемов углекислого газа (CO2), а также других, меньших по объему, газовых компонентов: угарного газа (CO), метана (CH4), оксидов азота (N2O; NOx). Методика основывается на исследованиях и разработках, проводимых ЦЭПЛ РАН в последние годы, по оценке эмиссии углерода от пожаров с использованием данных дистанционного зондирования и материалов лесоинвентаризации.
Метод оценки объемов эмиссий углерода, углекислого и других парниковых газов от природных пожаров базируется на комплексном анализе карты растительности России, данных о пройденных огнем площадях, о средневзвешенных категориях состояния (СКС) повреждённой лесной растительности и о запасах лесных горючих материалов (ЛГМ) до пожаров на исследуемой территории. Все исходные цифровые карты основываются на спутниковых данных среднего пространственного разрешения TERRA-MODIS (230 метров).
Построение карт ЛГМ и СКС - самостоятельные задачи и не рассматриваются в данном методе, но их наличие является необходимой исходной составляющей. Для оценки объемов пирогенных эмиссий парниковых газов последовательно выполняются следующие работы: определение типа пожара и его интенсивности; оценка расходов ЛГМ, углерода и парниковых газов, выделяющихся в процессе горения.
Для определения типа пожара и его интенсивности анализируются пройденные пожарами территории, карта растительности и сомкнутость древостоя, СКС после пожара. Верховым с высокой интенсивностью и низовым (сильным, средним и слабым) лесным пожарам соответствуют четыре средневзвешенные категории состояния лесов: погибшие, усыхающие, сильно ослабленные и слабоповрежденные/ослабленные насаждения. Восстановление типа и интенсивности пожара осуществляется путем наложения двух цифровых карт: СКС и зоны возможного распространения верхового горения, которая определяется в результате анализа соотношения хвойно-лиственных пород и сомкнутости полога.
Масса сгорающих органических материалов находится через запасы ЛГМ до пожара и долю расходуемых горючих материалов, зависящих от типа и интенсивности пожара. Общая масса пожарных эмиссий углерода равна половине сгоревших органических материалов.
Количество высвобождаемого при пожаре парникового газа рассчитывается как произведение высвобождаемого при пожарах углерода и коэффициента выбросов парникового газа. Метан и угарный газ оцениваются как доли потока углерода, высвобождаемого при горении. Оксиды азота оцениваются как доли общего потока азота. Общее содержание азота оценивается с помощью отношения азот/углерод в сухой биомассе. В целом, типичное значение этой величины 0.01.
Общая масса углекислого газа (СО2) находится как произведение количества высвобождаемого при пожарах углерода на коэффициент 44/12. Углекислый газ имеет наибольший коэффициент эмиссии - 3.67; угарный газ – 0.14, метан – 0.016, оксиды азота – менее 0.004.
Предложенный метод использовался для количественных оценок эмиссий углерода и парниковых газов от лесных пожаров на всей территории России с 2006 по 2012 годы. За 7 наблюдаемых лет суммарная площадь лесов, поврежденная пожарами, составила более 32 млн. гектаров, при этом расходы углерода превысили 189,5 МтС. Наибольший вклад в общий объем расходов внесли пожары 2012 года. Более 35% всей площади пожаров пройдено в 2012 году, при этом расходы углерода во время пожаров составили более 44%.В тоже время, размеры удельных эмиссий углерода в 2012 году в среднем по стране сопоставимы с эмиссиями от пожаров 2010 года. Таким образом, оба года были суровыми и катастрофичными по последствиям. Разработанный метод может использоваться для мониторинга воздействия природных пожаров на окружающую среду и прогноза техногенных рисков на основе спутниковых данных.
Результаты представленных в докладе исследований получены при поддержке РФФИ (грант №13-05-41420 РГО_а «Разработка научных основ спутниковой пирогеографии и исследование пространственно-временных особенностей пожаров в наземных экосистемах России»).