На текущий момент 77 процентов пожаров во внетропических лесах вызывают молнии, из-за чего леса ежегодно теряют 0,25 процента площади и выбрасывают почти по три килограмма углерода с каждого выгоревшего квадратного метра. В будущем при росте температуры на каждый градус молний над ними будет становиться больше на 11–31 процент, что усилит пожары и потенциально еще сильнее ускорит потепление климата. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience.
Природные пожары происходят как по вине человека, так и в результате естественных причин. С начала XXI века пожарная активность в мире в целом снизилась благодаря более устойчивому землепользованию на обширных территориях саванн, преобразованных в пастбища. Напротив, вне тропиков — в лесах Восточной Сибири, запада США и Канады, а также юго-востока Австралии — площадь пожаров выросла. Пока на них приходится относительная небольшая площадь возгораний мира (порядка пяти процентов), но в таких лесах сосредоточены большие запасы углерода, и их высвобождение может непропорционально нарушить глобальный углеродный цикл. Главной причиной возникновения пожаров вне тропиков являются удары молний, и понимание особенностей их распространения и связи с изменением климата — ключ к сохранению углеродных резервуаров.
Ученые под руководством Томаса Янссена (Thomas A. J. Janssen) из Амстердамского свободного университета дали глобальную оценку причин внетропических лесных пожаров. Для этого они использовали данные MODIS, а также записи из национальных баз США и Канады о местоположении очагов возгорания, причинах и площадях горения с 2001 по 2020 годы. Авторы выбрали алгоритм машинного обучения XGboost для обучения модели, которая различала причины пожаров (деятельность человека или удары молний). Обучение проводилось на наборе из 1,2 миллиона записей об отдельных пожарах. Предикторами молний как причин возгорания были зарегистрированные случаи молний вблизи возгораний, высокая доля малонарушенных земель (то есть удаленность от поселений) и высокие значения ежемесячного индекса пожарной опасности (он описывает сухость травы и прочих горючих материалов).
Оказалось, что в малонарушенных лесах умеренных широт 77 процентов пожаров возникает из-за молний. На текущий момент такие леса из-за пожаров ежегодно теряют 0,25 процента площади и теряют рекордное количество углерода — 2,87 килограмм на квадратный метр. Для сравнения, тропические леса во время пожаров выбрасывают почти вдвое меньше — 1,67 килограмм на квадратный метр. Согласно результатам прогностического моделирования, с потеплением на каждый градус активность молний возрастет на 11–31 процент, и риски лесных пожаров усугубятся. Это потенциально может ускорить потепление климата по принципу положительной обратной связи: пожаров станет больше, леса будут деградировать и депонировать все меньше углерода, поэтому все больше углерода будет оставаться в атмосфере и нагревать ее дальше.
Впрочем, не только умеренные широты страдают от молний. По прогнозам ученых, к концу века в Арктике из-за молний в атмосферу будет ежегодно выбрасываться до 2,4 миллиона тонн углерода. Это произойдет из-за увеличения числа вспышек молний на фоне роста конвективной доступной потенциальной энергии и количества осадков.