Временная и пространственная локализация лесных пожаров на территории Забайкальского национального парка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Временная и пространственная локализация лесных пожаров на территории Забайкальского национального парка

пожар лесной парк забайкальский

И. Н. Биличенко

Институт географии им. В. Б. Сочавы СО РАН, г. Иркутск, Россия

Н. М. Лужкова

Институт географии им. В. Б. Сочавы СО РАН,

Н. Н. Воропай

Институт географии им. В. Б. Сочавы СО РАН,

Аннотация

Несмотря на особое внимание к охране леса от пожаров и противопожарным мероприятиям на охраняемых природных территориях федерального значения, распространение пожаров в настоящее время носит возрастающий и повсеместный характер. Авторами проведена оценка проявления пирогенного фактора на территории Забайкальского национального парка с 1987 по 2017 г. В качестве исходных данных при исследовании использовались архивные материалы парка по пожарам. На площади парка было рассмотрено распределение лесных пожаров по территории, условия их возникновения и распространения. Выявлено, что в течение указанного периода количество пожаров и их площадь увеличились. Изучены климатические условия региона, отмечено возрастающее число засух, что связано как с повышением температуры воздуха, так и со снижением атмосферного увлажнения. На основной, материковой, части пожары имеют естественное происхождение, а на полуострове Святой Нос - антропогенное. Различные стадии восстановления ландшафтов после пожаров вносят дополнительное разнообразие в ландшафтную структуру региона, и часто распространение пожаров совпадает с доминированием в территориальной структуре устойчиво-производных состояний геосистем.

Ключевые слова: Забайкальский национальный парк, горные геосистемы, пожары, климатические условия.

Abstract

Despite special attention to the protection of forests from fires and fire prevention measures in protected natural areas of federal significance, their distribution is currently of increasing and widespread nature. In this paper, an assessment of the occurrence of the pyrogenic factor in the territory of the Trans-Baikal National Park (TNP) 1987 to 2017 was carried out. The initial data in the study used archival materials TNP on fires. On the territory of the park, the distribution of forest fires over the territory, the conditions of their occurrence and spread were considered. It was revealed that during the period under review the number of fires and their area increased. The climatic conditions of the region have been studied, an increasing number of droughts has been noted, associated both with an increase in air temperature and a decrease in atmospheric humidification. Fires have natural origin on the mainland, and anthropogenic on the Holy Nose peninsula. Different stages of landscape restoration after fires add additional diversity to the landscape structure of the region and often the spread of fires coincides with the dominance in the territorial structure of stable-derived geosystems

Keywords: Trans-Baikal National Park, mountain geosystems, fires, climatic conditions.

Введение

Известно, что по частоте, силе и масштабам воздействия пирогенный фактор оказывает большое влияние на функционирование экосистем Южной Сибири, а среди антропогенных факторов является в настоящее время ведущим из нарушающих растительность [Белов, Лямкин, Соколова, 2006]. Это касается и нарушения геосистем в целом. В настоящее время ненарушенных геосистем в пределах Байкальской природной территории нет, и пожары играют при этом первостепенную роль [Биличенко, 2018]. Откликами на такие процессы может быть и изменение структуры растительного покрова, и перестройка иерархических уровней лесной растительности, и переход экосистем в «неустойчивую фазу», когда неблагоприятные воздействия с большой вероятностью будут сопровождаться нелинейными откликами систем [Tipping elements in ... , 2008; North American vegetation ... , 2012].

Тенденция к повышению уровня горимости лесов выявлена во всем мире [Kharuk, Ranson, Dvinskaya, 2008; Alaska's changing fire ... , 2010; Large wildfire trends ... , 2014]. Первая декада XXI в. характеризовалась увеличением частоты возникновения пожаров и площадей, ежегодно подвергающихся пирогенному воздействию как в масштабах Северного полушария [Impacts of climate ... , 2009], так, в частности, и в Сибири [Satellite monitoring of ... , 2006; Kharuk, Ranson, Dvinskaya, 2008]. При этом, по имеющимся оценкам, на территорию Сибири приходится до 70-90 % ежегодного количества лесных пожаров России [Extreme fire events ... , 2012; A comparison of Canadian ... , 2013]. Доля площадей, пройденных пожарами в изучаемом регионе (Бурятии), до 90-х гг. в среднем составляла 1-2 %, а за последние годы возросла - более 10-20 % [Борисова, 2017]. Это определяет актуальность изучения проявления пирогенного фактора в регионе, являющегося повсеместным как в пространстве, так и во времени.

Условия проявления пирогенного фактора определяются как физикогеографической спецификой территории, так и характером антропогенной деятельности. Особенности природных условий Прибайкалья, такие как горный рельеф, варьирование климата, разнообразие растительного покрова, обусловили дифференцированную с высокой степенью контрастности ландшафтную структуру. Здесь сменяются и сосуществуют степные, луговоболотные, подтаежные, горно-таежные, подгольцовые и гольцовые геосистемы, обладающие разной степенью устойчивости и стабилизации структуры. Территориально доминируют горно-таежные геосистемы [Проявление пирогенного фактора ... , 2008].

Целью нашего исследования стала оценка проявления пирогенного фактора на территории Забайкальского национального парка (ЗНП) с 1987 по 2017 г. Парк включен в центральную экологическую зону оз. Байкал в соответствии с Федеральным законом «Об охране озера Байкал», занимает территорию Северного Прибайкалья, Баргузинского хребта. Согласно физикогеографическому районированию В. С. Михеева, В. А. Ряшина [Ландшафты юга Восточной Сибири, 1977], регион входит в состав Байкало- Джугджурской области, Прибайкальской гольцово-горно-таежной и котловинной провинции, и для него характерны достаточно разнообразные природные условия. Преобладающими здесь являются лиственничные леса разных условий развития (преимущественно редуцированного) с подлеском из кедрового стланика и ерника. Это горная территория, а последствия лесных пожаров в горных условиях имеют катастрофический характер. Здесь, в связи с активизацией склоновых процессов, деградацией почвенного профиля замедляются процессы восстановления лесов.

Материалы и методы

К основным причинам возникновения пожаров относят: наличие периодически повторяющихся засушливых сезонов, обилие пожароопасных лесных горючих материалов, горный рельеф, жесткий ветровой режим, низкую доступность территории. Все это в конечном итоге предопределяет высокую вероятность возникновения лесных пожаров и скорость их распространения, а также трудность тушения. Наиболее сложная лесопожарная обстановка складывается при экстремальных погодных условиях, когда осадки не выпадают в течение месяца и более.

На основании схемы пирологического районирования [Софронов, Антропов, Волокитина, 1999] район Баргузинского хребта можно отнести к следующим пирологическим округам: Северо-Прибайкальскому с количеством пожаров на 100 тыс. га за сезон менее 0,1 в центральной части Баргузинского заповедника, от 0,1-0,5 - в центральной части ЗНП, 0,6-2,0 - в южной и северной частях ЗНП и Восточно-Прибайкальскому - от 0,6 до 2,0 пожаров за сезон. В характеристику пирологических округов включена оценка рельефа (высота, расчлененность), климата (динамика осадков, показатель засухи), растительности и горимости.

К Северо-Прибайкальскому округу относятся высокогорные (свыше 1500 м над ур. м.) глубокорасчлененные ландшафты с холодным влажным климатом. Фон создает гольцовая растительность с лишайниковыми и дри- адовыми тундрами и зарослями кедрового стланика. Ниже идут лиственничные и еловые мохово-лишайниковые редколесья из стланика. Таким лесам свойственна достаточно высокая природная пожарная опасность в летнее время. Прибрежная часть Баргузинского хребта занята глубокорасчле- ненной полосой среднегорья с темнохвойными (из пихты и кедра) кустар- ничково-зеленомошными лесами, в которых в период летних засух иногда возникают очень сильные верховые пожары. Максимум пожарной опасности по условиям погоды приходится на июнь, горимости - на июль-август. Территория полуострова Святой Нос входит в Восточно-Прибайкальский округ с сосновыми травяно-кустарничковыми и темнохвойными кустарнич- ково-зеленомошными лесами. Согласно оценке горимости по Софронову, данные районы относятся к районам с повышенным индексом горения.

В отношении территории ЗНП собраны многолетние статистические данные по распространению пожаров Архивные материалы ФГБУ «Заповедное Подлеморье». Справки о лесных пожарах 1987-2017 гг.. Лесотаксационные данные использовались при нанесении очагов пожаров на карту, так как в статистических материалах они привязаны к кварталам. Топографические карты территории и космические снимки Landsat-5,-7,-8 явились подложкой для этой карты.

ЗНП включает южную часть западного макросклона Баргузинского хребта, Чивыркуйский перешеек, Ушканьи острова и полуостров Святой Нос, занимает площадь 2690 км2 (14,4 % которой - акватория оз. Байкал). Наибольшая площадь представлена подгольцовыми лиственнично

Наиболее теплыми (средняя месячная температура воздуха 12,619,2 °C) и увлажненными (сумма осадков 48,4-72,7 мм) являются июль и август. За рассматриваемый период произошло статистически значимое повышение температуры воздуха в июне и июле на всех рассматриваемых станциях - тенденции изменения составляют 0,47-0,98 °C/10 лет. В то же время почти на всех станциях, за исключением метеостанции Баргузинский заповедник, уменьшились суммы выпадающих осадков (тренд -10 ... - 21 мм/10 лет).

В пределах периода исследования около 25 раз за месяц суточная сумма осадков составляла менее 1 мм. Минимум отмечается в сентябре (Баргузинский заповедник, 22 дня), максимум в мае (Большой Ушканий остров, 28,5 дня). При этом среднее квадратическое отклонение во все месяцы составляет не более 3,5 (максимум в июле). Количество дней с суммой осадков менее 1 мм несколько увеличивается в конце теплого периода и уменьшается в апреле-мае. Причем в основном эти изменения статистически незначимы.

При анализе повторяемости, интенсивности, продолжительности засух в разных ландшафтах необходимо использовать нормированные индексы [Voropay, Maksyutova and Riazanova, 2016]. Для оценки гидротермических условий территории в работе использован индекс засушливости Педя У;, являющийся нормированным показателем соотношения температуры воздуха и атмосферных осадков [Педь, 1975]. Увеличение засушливости, а следовательно, и повышение вероятности возникновения пожаров наблюдается в июне, июле и сентябре.

Одна из метеорологических характеристик, которая описывает условия атмосферного увлажнения, - относительная влажность воздуха. Наиболее низкие, как средние месячные, так и минимальные за месяц срочные, значения (фиксируемые на метеостанциях в срок наблюдения) отмечаются на станции Баргузин. Здесь же наблюдается максимальная повторяемость погодных условий с относительной влажностью менее 30 % (в июне до 10,4 % - за месяц). Максимальные значения относительной влажности в летний период фиксируются на участках, расположенных у побережья оз. Байкал, в июле-августе (метеостанции Баргузинский заповедник и Большой Ушканий остров, в среднем 82-83 %).

Важную роль в распространении пожаров играет приземная циркуляция. Наибольшие средние месячные скорости ветра наблюдаются на станции Большой Ушканий остров (до 3,5-6,6 м/с). Максимальная скорость ветра регистрируется на станциях Большой Ушканий остров и Баргузин (до 2430 м/с). Статистически значимые отрицательные тенденции за многолетний период отмечаются в рядах средних месячных скоростей ветра с апреля по сентябрь на метеостанциях Усть-Баргузин и Баргузин, в апреле и июне - на станции Большой Ушканий остров (-0,1 ... -0,5 м/с за 10 лет). Количество значимых трендов в рядах максимальных скоростей ветра меньше. Уменьшение этой характеристики свойственно станциям Большой Ушканий остров и Баргузин в июне (-1,5 и -1,7 м/с за 10 лет соответственно), Усть- Баргузин - в апреле и августе (-1,2 и -0,8 м/с за 10 лет соответственно). Статистически значимого роста средних месячных и максимальных за месяц скоростей ветра в течение рассматриваемого периода на метеорологических станциях, расположенных на территории исследования, не установлено. По данным всех метеорологических станций, наиболее засушливыми (с продолжительностью засухи различной интенсивности 3-5 месяцев) были 2000, 2015, 2016 гг.

Результаты исследования и обсуждение

С 1987 по 2017 г. на территории ЗНП было зафиксировано 160 пожаров (табл. 1). Общая площадь, пройденная пожарами, составила 25 569,21 га, средняя одного - 160 га. Площади гарей сильно варьируют. Количество мелких возгораний (с гарями < 0,5 га) - 41 (25,6 % от общего количества), в диапазоне > 0,5 до < 5 га - 33 (20,6 %), > 5 до < 200 га - 58 (36,3 %), а крупных, более 200 га, - 28 (17,5 %). В отдельные годы были зафиксированы гари, достигающие около 1 тыс. га и более: в 1996 г. - 880 га в мае, в 2003 г. - 881 в июле, в 2011 г. - 1037,13 га в июне. Наиболее обширные площади пройдены пожарами в июле 2015 г. - 16 065,04 га. В целом основная часть пожаров приходится на июнь-июль. На рисунке 1 можно видеть распределение количества пожаров по годам и устойчивый тренд к их увеличению за рассматриваемый период, а также изменения по площадям.

Основная причина возникновения пожаров на территории ЗНП - сухие грозы (44 %), другая - неосторожное обращение в лесу с огнем (14 %). Впечатляет количество пожаров по невыявленным обстоятельствам (40 %) - почти каждый второй.

Лесные пожары разделяют на три основные группы: верховые, низовые и подземные (почвенные). По скорости распространения огня и характеру горения низовые пожары определяются как беглые и устойчивые. Верховые пожары характеризуются горением крон древостоев на всей территории и отмечены только в четырех случаях, а почвенный, торфяной, - в одном. Последний развивается в результате заглубления огня низового пожара в подстилку и торфяной слой почвы. Почти 75 % пожаров на данной территории являются низовыми устойчивыми. Устойчивый низовой пожар характеризуется полным сгоранием напочвенного покрова и лесной подстилки. Устойчивые низовые пожары развиваются преимущественно в середине лета, когда подстилка просыхает по всей толщине залегания. Скорость распространения огня при устойчивом низовом пожаре достигает 180 м/ч (1-3 м/мин) [Иванов, Иванова, Москальченко, 2011]. Этот вид пожара наносит самый большой вред функционированию экосистемы. На втором месте - низовые беглые пожары (17 %). Беглый низовой пожар развивается чаще всего в весенний период, когда подсыхает лишь самый верхний слой мелких горючих материалов напочвенного покрова и прошлогодняя травянистая растительность. Скорость распространения огня - 180-300 м/ч (3-5 м/мин) и находится в прямой зависимости от скорости ветра в приземном слое. Лесная подстилка сгорает на глубину 2-3 см. Смешанные пожары (верховой плюс низовой) отмечаются только в 7 % от всех случаев пожаров рассматриваемого региона.

Все очаги пожаров, которые были зафиксированы с 1987 г., нанесены на карту ЗНП. Видно, что распределяются они неравномерно (рис. 2). Основной очаг возгораний находится на полуострове Святой Нос. Причем заметно, что здесь сосредоточены самые крупные по площади участки, пройденные пожарами (более 500 га). Самые крупные пожары на полуострове произошли в 1996, 1911 и 1915 гг., в первых двух случаях они имели антропогенный характер.

Таблица 1 Статистические данные по пожарам в 1987-2017 гг. на территории ЗНП (площадь указана в га)