Огонь, иногда называемый сжиганием биомассы, является ключевым фактором, влияющим на многие аспекты системы Земли, включая изменение климата, экосистемы, процессы на поверхности земли, круговорот углерода, химию атмосферы и человеческое общество.
Понимание динамики пожара может дать представление о взаимодействии огня и этих компонентов. Спутниковые данные могут обеспечить высокое пространственно-временное разрешение изменений пожара в течение последних десятилетий, в то время как некоторая историческая информация, такая как область, сожженная в определенном регионе, может быть прослежена до начала двадцатого века.
Изменения в пожаре на более длительных временных масштабах (от древних до очень древних) могут быть получены из косвенных записей в литосфере, биосфере, криосфере, гидросфере и антропосфере. Сочетание нескольких источников доказательств может дать хорошую оценку истинной изменчивости пожара.
Окаменелости угля в донных отложениях могут предоставить информацию о пожаре со времен силура (около 420 миллионов лет назад), что потенциально дает подробные данные о распространении, интенсивности и частоте пожаров.
Некоторые исследователи обеспокоены деятельностью человека в густонаселенных регионах, таких как субтропическая Азия, в течение последних десятилетий. Изменения в пожарах и их влияние на окружающую среду и человеческое общество являются важной проблемой, поскольку, недавняя тенденция потепления и высыхания способствует увеличению частоты пожаров.
Пожарные трейкеры в ледниковом льду
Обычная цель исследований пожара в ледниковом льду - это изучение химических компонентов, включая характерные ионы (например, аммоний), черный углерод, захваченный воздух (например, метан и окись углерода), низкомолекулярные органические кислоты (например, формиат и оксалат), стойкие органические загрязнители, смоляные кислоты и моносахаридные ангидриды (например, левоглюкозан). Каждый из этих компонентов обеспечивает различную линию доказательств.
Первое исследование пожаров в ледниковом льду, выполненное Legrand и коллегами, использовало ледяное ядро GRIP Гренландии. Ученые обнаружили, что значительное увеличение концентрации аммония в некоторых специфических слоях льда было связано с повышенными уровнями формиата, ацетата, оксалата и некоторых других соединений, и утверждали, что эти химические сигнатуры были связаны с пожарами в Арктике и прилегающих районах. С тех пор измерения электропроводности, черного углерода, ванильных кислот и захваченных воздушных пузырьков предоставили весомые доказательства для изучения изменяющихся характеристик прошлых выбросов от пожара.
Эти химические вещества часто имеют множество потенциальных источников в дополнение к выбросам при пожаре, и, следовательно, предпочтительны более специфические индикаторы, связанные только с выбросами при пожаре.
Левоглюкозан может образовываться только в результате разложения целлюлозы и гемицеллюлозы, когда температура горения выше 300 ° C. Время жизни левоглюкозана варьируется от нескольких часов до более 10 дней в различных атмосферных условиях, что обеспечивает его перенос на большие расстояния и глобальное распространение. Левоглюкозан широко обнаружен в ледниковых щитах Антарктики и Гренландии, а также в горных ледниках средних и низких широт. Кроме того, левоглюкозан практически не обнаруживает явной деградации в условиях замерзания и анаэробной активности в слоях ледникового льда, что, возможно, позволяет использовать его в качестве специфического биомаркера для древних пожаров в ледовых записях.
Пожарные записи высокого разрешения
Из-за переноса на дальние расстояния сигналы пожара, обнаруженные в ледниковом льду, обычно находятся на чрезвычайно низком уровне по сравнению с сигналами в регионах источника. Хотя послеосаждение фотохимических процессов или процессов выщелачивания может изменить записи органических соединений на поверхности ледника, следует отметить, что они могут использоваться в качестве косвенных показателей для изменений пожаров, по крайней мере, в сезонных или годовых масштабах над зоной накопления в любом полярном ледяном покрове. Кроме того, некоторые трассировщики могут даже захватывать сигналы, основанные на событиях. Например, летние лесные пожары 1994 года над арктическими районами Канады были обнаружены по данным аммония, формиата, левоглюкозана и оксалата в слоях снега Гренландии.
Полярные ледяные щиты могут предоставить более подробную информацию о пожаре после последнего ледникового периода и, в частности, могут обеспечить сезонные или ежегодные изменения, охватывающие прошедшее тысячелетие и последние несколько десятилетий. Высокие концентрации карбоновых кислот в ледяном ядре Гренландии указывают на то, что более частые события сжигания биомассы происходили во время теплой стадии, чем во время холодной стадии в течение последнего периода ледникового цикла.
Внезапные потепления привели к увеличению частоты лесных пожаров в Северной Америке, что следует из записей аммония в ледяных кернах NGRIP и GRIP Гренландии. Аналогичным образом, в межледниковых льдах сообщалось о более высоких концентрациях левоглюкозана, чем в ледниковых льдах в ледяном керне Dome C Антарктиды. Реквизиты левоглюкозана, реконструированные из ледяных кернов Гренландии и Антарктики, выявили значительное увеличение со времени последнего ледникового периода, достигшее максимума примерно за 2500 лет до настоящего времени, а затем уменьшающееся до настоящего времени; эти изменения могли быть вызваны антропогенной деятельностью. Некоторые периоды высокой пожарной активности были обнаружены пиками в концентрациях левоглюкозана, ваниловой кислоты и п-гидроксибензойной кислоты за последнее тысячелетие.
Пожарные изменения за последние несколько десятилетий остаются спорным вопросом в регионах с высокими широтами, и для разрешения этого спора необходимы дальнейшие свидетельства высокого разрешения из ледникового льда.
Ледниковый ледник Альп может предоставить некоторую важную информацию об изменениях пожаров в региональных масштабах. Режим огня над Сибирью был исследован с использованием нитрата, калия и угля записями в леднике на Белухе в Алтайском крае. Эти записи свидетельствуют о том, что изменения осадков были движущим фактором, контролирующим изменения пожара. О некоторых спорадических пожарах сообщалось в ледниковых льдах на Тибетском плато и Камчатском полуострове.
Пожары увеличились примерно в 1980 году, после чего в 1990-х годах произошло их снижение, что было выведено из данных о левоглюкозане и сажеуглероде в ледяных кернах Кавказа, которые подвержены влиянию западных средних широт.
Усиленные выбросы от пожаров в результате антропогенной деятельности были обнаружены в период с 1940 по 1950 годы. Для сравнения, записи левоглюкозана показали, что ослабление осадков из-за изменений в муссоне в начале двадцать первого века привело к быстрому увеличению пожаров в Гималаях и прилегающих регионах - событие, которое не зависело от долгосрочных тенденций.
Если вам было интересно – ставьте лайк и подписывайтесь на мой канал!