Так называемые «зомби-пожары» на торфяниках Аляски, Канады и Сибири исчезают с поверхности Земли и тлеют под землей в течение зимы, прежде чем возродиться следующей весной. Эти пожары озадачивают ученых, потому что они возникают в начале мая, намного раньше обычного сезона пожаров на крайнем севере, и могут возобновляться в течение ряда лет.
Большинство учёных считают, что зомби-пожары — это остатки пожаров на поверхности, но мы выявили альтернативную причину. Наши исследования показывают, что быстрое потепление атмосферы над землей может привести к внезапному нагреву торфяных почв под землей до температуры тления, и все это без какой-либо искры или другого возгорания. Эти зомби-пожары могут быть примером самовозгорания, вызванного изменением климата.
Сообщения о таких пожарах относятся к 1940-м годам, когда они были редкими событиями. Однако частота и интенсивность этих пожаров значительно увеличились за последние два десятилетия, параллельно с ускоренным потеплением в Арктике, самом быстро нагревающемся регионе на планете.
В начале 2024 года только в канадской провинции Британская Колумбия действовало более 100 зомби-пожаров. Зомби-пожары были зарегистрированы даже возле самой холодной деревни на земле, Оймякона на северо-востоке Сибири, где они переносились на протяжении нескольких зим и ежегодно составляют около 3,5% площади, выгорающей в более широком регионе.
В чувствительных к температуре арктических торфяных почвах содержится больше углерода, чем во всей атмосфере, и эти пожары выбрасывают в атмосферу гигатонны углерода. Мы хотели знать, может ли внезапное потепление быть прямой причиной этого.
Два примечательных результата
Ученые разработали математическую модель для изучения различных сценариев «что, если», в том числе того, как температура и содержание углерода в торфяных почвах реагируют на изменения погоды и климата. Что особенно важно, наша модель показывает, как определенные микробы выделяют тепло, разрушая почву и выделяя ее углерод в атмосферу.
В итоге получили два различных результата:
Во-первых, эти микробы могут выделять столько тепла, что подземный торф может тлеть зимой при температуре около 80°C, готовый воспламениться весной. И это может произойти без того, чтобы в этом месте над землей когда-либо возник пожар, и без того, чтобы погода над землей достигла тех температур, которые обычно необходимы для возгорания почвы.
Это новое состояние называют горячим метастабильным состоянием торфяных почв. В данном контексте «метастабильный» означает длительное горение — горячее состояние длится долгое, но конечное время, до десяти лет, пока торф не сгорит.
Другой ключевой вывод заключается в том, что внезапный переход от обычного холодного состояния к горячему метастабильному состоянию может быть вызван только реалистичными климатическими моделями, включая летнюю жару и сценарии глобального потепления. Самое интересное, что для того, чтобы вызвать переход, повышение температуры атмосферы должно быть быстрее некоторой критической скорости. При повышении температуры атмосферы на такую же величину, но более медленными темпами, биоактивная торфяная почва остается в обычном холодном состоянии и никогда не переходит в горячее метастабильное состояние.
У нас до сих пор нет доказательств того, что это происходит в реальном мире, и это не было продемонстрировано в лаборатории – на данный момент это явление наблюдается только в наших моделях. Но знаем, что компост (очень похожий на торф) может загореться таким же образом. Например, крупный пожар на окраине Лондона во время жары в 2022 году, вероятно, был вызван самовозгоранием кучи компоста.
Все это говорит о том, что температура атмосферы на самом деле не является ключевым критическим фактором возникновения зомби-пожаров. Скорее, именно скорость потепления атмосферы вызывает длительные горения подземного торфа. Проще говоря, дело не в жаре, а в скорости.
Как бороться с пожарами-зомби
По мере потепления климата погода становится все более экстремальной, и именно такие условия могут привести к все большему количеству зомби-пожаров. Это вызывает беспокойство, поскольку может запустить порочный круг: гигатонны углерода, выбрасываемые из древних торфяных почв в атмосферу, вероятно, еще больше усугубят климатические изменения, что приведет к увеличению количества пожаров, более экстремальных погодных условий и так далее.
Действительно, зомби-пожары являются примером переломного момента, вызванного скоростью, когда система не может адаптироваться к слишком быстрым изменениям внешних условий и переходит из своего обычного состояния в другое, часто нежелательное состояние. Вполне возможно, что современный климат приближается или уже превысил опасные темпы изменений для некоторых природных систем, таких как биоактивные торфяные почвы, что может объяснить недавнее увеличение зомби-пожаров.
Похоже, что единственное решение предотвратить дальнейшие зомби-пожары — это ограничить изменчивость климата. В то время как политики сосредотачивают внимание на опасных уровнях атмосферной температуры (жаре), изменчивость климата (скорость изменения) может иметь такое же или даже большее значение для нашей устойчивости в краткосрочной перспективе.