Umiejętne zarządzanie pożarami lasów nie jest prostym rozwiązaniem, gdy w grę wchodzi równie umiejętne zarządzanie lasami, a przede wszystkim ochrona ekosystemów i różnorodności biologicznej.
W tegorocznej lutowej pracy naukowej o pożarach lasów brytyjscy naukowcy: Olivia Haas, Iain Colin Prentice i Sandy P. Harrison z Centrum Pożarów Lasów, Środowiska i Społeczeństwa w Leverhulme, Imperial College London ujęli trzy aspekty reżimu pożarowego. Mianowicie:
– obszar objęty pożarem,
– rozmiar pożaru i
intensywność pożaru.
Zaobserwowali, że pod koniec wieku na północnych szerokościach w scenariuszu wyższego łagodzenia (mitygacji) zmian klimatu pożary bardzo intensywne, ale nie tak częste. A w scenariuszu niższego łagodzenia tychże zmian klimatu pożary będą częstsze, ale nie tak intensywne.
W pracy przede wszystkim wykorzystali empiryczne tzw. uogólnione modele liniowe (ang. generalised linear models – GLMs) w celu obliczenia średniej miesięcznej dla powierzchni objętej pożarem (ang. burnst area – BA) oraz mediany wielkości pożaru (ang. fire size – FS) i mediany intensywności pożaru (ang. fire intensity – FI), które są napędzane przez wiele czynników, takich jak: zapłony piorunów, zmiany klimatu, właściwości palne roślinności, topografię w obszarach suchych czy też poprzez działalność ludzką jak celowe podpalenia, zaprószenia niedopałkami papierosów, nieumiejętne gaszenia ognisk, rozrzucone butelki szklane w lasach czy nawet wypalanie traw w celach rolniczych.
Warte odnotowania jest to, że autorzy uznali, iż klasyczne modelowanie liniowe na procesach jest bardziej wiarygodne niż oparte na uczeniu maszynowym, bo pokazuje dokładniej zmienne dynamiki pożarów iż obecnie narzucane modelowanie za pomocą uczenia maszynowego (ang. learning machine – LM). Badacze z Wielkiej Brytanii uznali, że operowanie wysoce skomplikowanymi i dla wielu czytelników mało zrozumiałymi predyktorami (stosowanymi od dawna w statystyce, ale też w ostatnich latach w szerokim zakresie wprowadzonymi do metod uczenia maszynowego (LM), nie wyjaśniają wprost sedna sprawy problematyki pożarowej lasów.
Rys. Zmiana reżimów pożarowych do roku 2100. Regiony zmian (>5%) w zakresie spalonego obszaru (BA), rozmiaru pożaru (FS) i intensywności pożaru (FI), gdy wszystkie predyktory są zróżnicowane po lewej stronie, ze scenariuszem wysokiego poziomu łagodzenia zmian klimatu (góra) i scenariuszem niskiego poziomu łagodzenia zmian klimatu (dół), oraz gdy wszystkie predyktory są zróżnicowane z wyjątkiem aktywności człowieka po prawej stronie, ze scenariuszem wysokiego poziomu łagodzenia zmian klimatu (góra) i scenariuszem niskiego poziomu łagodzenia zmian klimatu (dół). Strefy tropikalne i pozatropikalne są oznaczone przerywanymi liniami poziomymi. Regiony, w których wszystkie trzy właściwości rosną, są oznaczone na czerwono, a regiony, w których wszystkie trzy właściwości maleją, są oznaczone na ciemnoniebiesko (uwzględniono tylko wzrosty o ponad 5% we wszystkich trzech właściwościach). Mapy bazowe stworzono za pomocą rnaturalearth. Źródło: Olivia Haas et al./CC BY 4.0
Co symulują uogólnione modele liniowe?
Trzy uogólnione modele liniowe (LGM) to statystyczne modele, takie jak quasi-dwumianowy dopasowany do BA oraz quasi-Poissona dopasowane do FS i FI. Zostały one użyte na podstawie zastosowanych dwóch scenariuszy emisji do końca XXI wieku, gdzie globalne ocieplenie klimatu utrzyma się jeszcze poniżej 2 °C oraz gdzie wywinduje do zakresu 3–4 °C.
Naukowcy w swoich symulacjach wzięli pod uwagę wzrost populacji ludzkiej, w szczególności w całej Afryce oraz w Indiach, i co zaskakujące również w Australii i we wschodniej części USA. A został zaznaczony znaczny spadek w Brazylii, Azji Południowo-Wschodniej, Chinach oraz Rosji. Z kolei w Europie w jednych regionach mają wystąpić niże, a w innych wyże demograficzne.
Ponadto wraz z postępującym wzrostem populacji w Afryce i Indiach ma również w obecny wieku mocno rozrosnąć się sieć dróg. A liczba gruntów ornych prawdopodobnie a wzrosnąć w Europie, na Bliskim Wschodzie, Azji Południowo-Wschodniej, a nawet w niektórych regionach Afryki Wschodniej.
Zarówno rozbudowa infrastruktury drogowej i ekspansja rolnicza sprzyjają redukcji pożarów. W tropikalnych regionach wpływ działalności ludzkiej jest silniejszy niż dynamika zmian klimatu prowadząca do reżimów pożarowych. Jedynie na obszarach trawiastych i bardziej suchych pożary mogą mieć wpływ na krajobraz i przyrodę. W szczególności podatne są suche regiony w subsaharyjskiej Afryce (Angola, Zambia, Malawi, Mozambik) na półkuli południowej.
Generalnie jednak statystycznie w tropikach symulacje wskazują, że pod koniec wieku będzie zauważalny spadek zarówno powierzchni objętej pożarem, jak i jego wielkości oraz intensywności. I to w obu scenariuszach łagodzenia emisji: większego i mniejszego. Wiąże się to przede wszystkim z prawdopodobnym drastycznym skurczeniem się szaty roślinnej, zwłaszcza w Afryce i Indiach. Jak wiadomo, lasy to nie tylko bogactwo różnorodności biologicznej i zasoby wielu ważnych produktów żywieniowych i gospodarczych w skali lokalnej, regionalnej czy nawet globalnej, ale też bardzo łatwo zapalny ładunek do wybuchów gwałtownych pożarów. Jednak ekonomia przewiduje, że gdy populacje ludzkie w tych regionach świata będą gwałtownie się powiększać, będzie to odbywać się w wysokim stopniu gwałtownym spadkiem różnorodności biologicznej, w tym prawdopodobnie wymarciem wielu kluczowych gatunków (min. sawannowych, gdzie jest już w tej chwili przeprowadzane odpowiednie zarządzanie nie tylko ochroną krytycznie zagrożonych gatunków, ale też zarządzanie pożarami obszarów trawiastych).
W ocieplającym się świecie klimatolodzy ogólnie przewidują, że w okołorównikowych regionach tropikalnych, tam gdzie jest głęboka konwekcja atmosferyczna, opady deszczu w wilgotnych lasach liściastych będą jeszcze intensywniejsze i częstsze, to też palność ekosystemów będzie tam wyjątkowo bardzo rzadka tak jak jest teraz (np. lasy deszczowe Amazonii).
Z kolei na średnich szerokościach półkuli północnej, zwłaszcza na wysokich borealnych, modele GLM symulują, że globalne ocieplenie będzie szczególnie wyraźne. I to ono będzie decydować o tym, że wiele regionów z niskimi opadami deszczu oraz z potencjalnym wysuszeniem atmosfery będą narażone na zwiększenie powierzchni objętych pożarami oraz zwiększenie ich rozmiarów i intensywności. Badacze brytyjscy zauważają, że nie tylko jest to prawdopodobne w scenariuszu zwiększonego łagodzenia zmian klimatu, ale nawet w scenariuszu zmniejszonego.
Nadal zdecydowana większość klimatologów uważa, że na narażenie zwiększenia BA, FS i FI są przede wszystkim obszary w zachodniej części USA (głównie Kalifornia), jak i południowa część Europy w basenie Morza Śródziemnego. Choć wspomniane obszary borealne, czy to w Kanadzie, Syberii, a nawet północnej części Skandynawii, w ocieplającym się świecie również będą potencjalnie zagrożone.
Ciekawym sednem tej pracy jest to, że symulacje LGM pokazały, że pod koniec wieku chociaż na średnich i wysokich szerokościach w zwiększonym scenariuszu emisji łagodzenia zmian klimatu wzrasta liczba powierzchni objętych pożarami oraz ich rozmiarów i intensywności, to nie tylko następuje ich spadek na niskich szerokościach, ale też występuje on w skali globalnej.
Rys. Zmiana reżimów pożarowych według biomu. Procentowa zmiana powierzchni spalonego obszaru (BA), rozmiaru pożaru (FS) i intensywności pożaru (FI) dla każdego biomu w scenariuszu wysokiego poziomu łagodzenia zmian klimatu (góra) i scenariuszu niskiego poziomu łagodzenia zmian klimatu (dół). a , c – biomy tropikalne i b , d – biomy pozatropikalne. Słupki błędów reprezentują 95% przedział ufności. Bardziej szczegółowa wersja tego wykresu jest dostępna (patrz rys. S6 ). Źródło: Olivia Haas et al./CC BY 4.0
W skali globalnej nieznaczny spadek palności ekosystemów w zwiększonym scenariuszu emisji łagodzenia zmian klimatu, ale znaczny wzrost w zmniejszonym scenariuszu
Odpowiednio, według scenariusza najsilniejszego łagodzenia emisji dziś biomy tropikalne odpowiadają za 83% powierzchni objętych pożarami. Zmiany te mają mieć miejsce w tropikalnych lasach wiecznie zielonych i liściastych, tropikalnych łąkach, tropikalnych zaroślach i tropikalnych sawannach. Ogólnie pod koniec wieku w tych ekosystemach przewidywany jest zakres spadkowy do 77-81%. W skali planety symulacje LGM wskazują na ogólny spadek globalnych powierzchni objętych pożarem (BA).
Z kolei na podstawie scenariusza słabszego łagodzenia emisji do końca XXI wieku jest przewidywany wzrost BA o 18–60%. Autorzy zaznaczyli, że wzrost powierzchni objętych pożarami symulacje wskazują we wszystkich typach roślinności, nawet w tropikach.
W szczególności ma mieć to miejsce w wysuszonych, trawiastych regionach Ameryki Północnej. A w Eurazji wzrost produkcji pierwotnej brutto (ang. gross domestic productivity – GDP) ma również wpłynąć na zwiększenie palności roślinności.
Z kolei w scenariuszu wysokiego łagodzenia emisji do końca wieku średnie wielkości i intensywności pożarów wzrastają odpowiednio o 23–36% i 2–5%.
Z powodu dużego wysuszenia atmosfery i bardzo niskich opadów modele LGM przewidują, że najbardziej dotknięte będą regiony wysokich szerokości, zwłaszcza borealne w tajgach i tundrach.
Ponadto ucierpią też lasy tropikalne w Ameryce Południowej, które ulegną drastycznemu wysuszeniu z powodu ocieplenia klimatu. Dziś jak wiadomo Amazonia bardzo silnie ulega temu niebezpiecznemu procesowi, co tylko będzie jeszcze bardziej pogłębiać się z każdym wzrostem ułamka stopnia Celsjusza.
Z kolei w większości regionów Afryki, na Bliskim Wschodzie i w Indiach modele LGM wskazują do końca XXI wieku na spadki rozmiaru i intensywności pożarów. Generalnie ma to być spowodowane prawdopodobnym rozrostem populacji ludzkiej oraz infrastruktury drogowej w tamtejszych obszarach.
Deficyt ciśnienia pary wodnej a palność ekosystemów
W obu regionach geograficznych – pozatropikalnych (głównie borealnych, zarówno tajgowych, jak i tundrowych) i subtropikalnych (pustynnych na Bliskim Wschodzie, w Indiach, w północnej Afryce – Pustynia Sahara) i suchych tropikalnych (częściowo Ameryka Południowa i Australia) wskaźnik deficytu ciśnienia pary wodnej (ang. vapour pressure-deficit – VPD) jest odmienny i jego wpływ na palność ekosystemów jest tak samo różna.
Na wysokich szerokościach, gdy atmosfera w cieplejszym świecie ma być mocniej niż dziś wysuszona, paliwo pożarowe (materiał roślinny taki jak: ściółka, gleba, martwe gałęzie, igliwie, pnie, torf, wysuszone mchy, krzewy, a nawet w skrajnych przypadkach drzewa z koronami) obficie zalega w ekosystemach, co też przekłada się na to, że w takich obszarach są zarówno większe powierzchnie objęte pożarem, jak i jest zwiększona wielkość i intensywność pożaru. A VPD wpływa na to, że roślinność w tych ekosystemach znacznie słabiej rośnie.
Z kolei na niskich szerokościach, gdy atmosfera w tymże świecie końca XXI wieku wprawdzie nie jest tak mocno wysuszona jak a wysokich szerokościach, wspomniane paliwo pożarowe w postaci biomasy roślinnej jest bardzo słabo eksponowane w ekosystemach, to też z tego powodu, wprawdzie choć VPD jest dosyć wysokie, palność w tych ekosystemach jest bardzo niska. Ponadto naukowcy zwracają uwagę na spadek intensywności pożarów w tych regionach.
Zarządzanie lasami a zarządzanie pożarami
Naukowcy z Wielkiej Brytanii zwrócili uwagę, która może wprowadzić wiele niezrozumienia wśród przyrodników nieobeznanych z tematyką zarządzania pożarami lasów. To jest poważny dylemat, zwłaszcza w przyszłości Ziemi, gdy nadal będą postępować emisje gazów cieplarnianych. A jak wiadomo ochrona przyrody i różnorodności biologicznej oraz zarządzanie lasów jest tak samo istotne.
Okazuje się, że w regionach wybitnie suchych z dużą zawartością ładunku palnego (biomasy roślinnej) zarządzanie lasami musi przebiegać w sposób ostrożny. Ponieważ przy podwyższonym stopniu łagodzenia zmian klimatu samo zalesianie czy odtwarzanie lasów może w sposób nieprzewidywalny zagrozić powiększeniu się rozmiaru pożaru oraz jego intensywności. Ponadto grozi to znacznym zwiększeniem powierzchni objętej spalaniem.
Ponadto, badacze postulują, że w pewnych przypadkach w niektórych regionach świata powinno się w pewnych suchych ekosystemach leśnych zacząć wzniecać kontrolowane pożary, po to by uniknąć rzadziej występujących, ale bardzo intensywnych i rozległych pożarów, które w ocieplającym się świecie stanowią zagrożenie nie tylko dla flory i fauny, ale też dla ludzi, a nawet dla gospodarki leśnej.
– W wyniku długiej historii wykluczania pożarów w Stanach Zjednoczonych, na przykład, wprowadzenie ognia do lasów, w których wcześniej wykluczano ogień, może zmniejszyć liczbę pożarów o dużej sile, ale zwiększyć całkowitą powierzchnię nimi objętą – piszą w swoim artykule.
Co też bardzo istotne, podkreślają, że w scenariuszu większego łagodzenia emisji pożary może nie będą tak częste, ale jak już wystąpią to mogą być bardzo intensywne, a nawet rozległe. Dlatego też wskazali, że w scenariuszu mniejszego łagodzenia emisji wprawdzie pożary mają być częściej, ale już nie tak intensywne i nie tak rozległe.
– Na północnych szerokościach geograficznych najintensywniejsze pożary lasów występują w scenariuszu zakładającym wysokie ograniczenie zmian klimatycznych, a w takich warunkach najbardziej potrzebne będzie skuteczne zarządzanie ładunkiem paliwa i zwiększone przygotowanie na styku terenów dzikich i miejskich – podkreślają naukowcy. Następnie dodają kwestię, która może zmrozić niejednego aktywistę klimatycznego: – Wzrost powierzchni spalonych w tych regionach w scenariuszu niskiego poziomu łagodzenia skutków zmian klimatu będzie wymagał wyjścia poza środki tłumienia pożarów i przejścia do środków adaptacyjnych, w których społeczności nauczą się żyć z ogniem, ponieważ będą one częstsze, choć mniej destrukcyjne, niż w scenariuszu wysokiego poziomu łagodzenia skutków zmian klimatu.
Referencje:
Olivia Haas, Iain Colin Prentice & Sandy P. Harrison ; 2016 ; Wildfires on a changing planet ; Nature Communications , 17, Article number: 1599 (2026) ; https://www.nature.com/articles/s41467-025-68176-4