Реклама

Головна » 2010 » Декабрь » 25 » Льодовий літопис показав, що людська діяльність сприяє зменшенню лісових пожеж
16:48
Льодовий літопис показав, що людська діяльність сприяє зменшенню лісових пожеж
elementy.ru
лід, Антарктида, біомасса, чадний газ, атмосфера, льодовиковий період       На основі проб антарктичного льоду вчені оцінили, як змінювалося кількість чадного газу в атмосфері протягом останніх 650 років. Динаміка CO порівнянна з потепління і похолодання клімату на цьому часовому інтервалі: під час Малого льодовикового періоду в 1600-1800-х роках реєструється мінімум CO. Ізотопні дані свідчать, що основним чинником, що впливає на концентрацію чадного газу в атмосфері, є згорає рослинна біомаса. Кількість лісових і степових пожеж у колишній час повністю залежало від кліматичних змін - тепер же, як показують розрахункові дані, багато в чому обмежується людською діяльністю.

Антарктичний лід - це свого роду літопис атмосфер минулих часів. Антарктичні льоди, як відомо, накопичувалися кілька сотень тисячоліть (див.: Антарктичний лід повідав про зміст метану і CO2 в атмосфері Землі за останні 800 тисяч років, «Елементи», 22.05.2008). Лід, що утворюється з атмосферних опадів, вловлював навколишнє повітря і незмінно зберігав його. Тому крижані бульбашки можна вважати ідеальними пробами минулих атмосфер. У зв'язку з пильним вивченням сучасного потепління і спробами побудувати кліматичні моделі увагу до цієї атмосферної літописі незмінно висока.

Група фахівців з Університету Стоуні-Брук (Нью-Йорк, США) та Лабораторії гляціології і геофізики навколишнього середовища Гренобльському університету (Франція) представили картину зміни чадного газу в Південній півкулі за останні 650 років. Вони використовували дані складу повітря, укладеного в льодах Антарктиди. Вченим важливо було не тільки визначити концентрацію чадного газу, але і з'ясувати його генеза. Перша задача виконується прямими вимірами складу повітря в льоду, а друга вимагає залучення непрямих показників. У даній роботі в якості таких непрямих показників використовувався ізотопний склад кисню і вуглецю в пробах повітря.


Динаміка трьох показників за останні 650 років: концентрація CO, ізотопний склад вуглецю і кисню. Всі три показники мають мінімум в середині тисячоліття, в 1500-1700-і роки. Це період епохи Малого заледеніння (показана сірою смугою). Графіки з обговорюваної статті Z. Wang et al. в Science

Три показника демонструють дивно подібну динаміку протягом 650 років. Всі вони мають добре виражений мінімум у 1500-1700-х роках, досягаючи локального максимуму до 1900 року. Мінімум збігається з настанням Малого льодовикового періоду в середині минулого тисячоліття. Відмінності ми бачимо на останньому відрізку цієї тимчасової прямій - у другій половині XX століття. Наше покоління за останні три десятиліття спостерігало відносно стабільний рівень CO, але при цьому вуглець і кисень збагатилися легкими ізотопами. У колишні часи, згідно з цими даними, збільшення концентрації CO супроводжувалося ізотопним утяжелением вуглецю і кисню, і навпаки - при зниженні концентрації вуглець і кисень збагачувалися легкими ізотопами. Диспропорція останніх декад, на думку вчених, викликана зміною співвідношення джерел CO.

Відомо, що атмосферний чадний газ складається з трьох основних джерел. Перший - окислювання атмосферного метану та інших вуглеводнів. Другий - це неповне згоряння викопного палива, а третій - неповне згоряння рослинної маси. Як розділити ці три джерела? Про згоряння викопного палива відомо, що до 1900 року внесок цієї компоненти до загального бюджету вуглекислого та чадного газу в атмосфері був незначним. У сучасну атмосферу Антарктичного регіону згоряння палива приносить близько 2-3 ppbv (parts per billion by volume).

Залишаються окислення метану та згоряння біомаси. Розрізнити ці два джерела допомагає ізотопне співвідношення кисню. При згорянні біомаси виходить збагачений легкими ізотопами кисень, при окислюванні метану - більш ізотопно щільний кисень. Враховувалося також, що окиснення інших вуглеводнів, згідно модельним розрахунками, залишалося і залишається приблизно постійним за весь представлений інтервал часу. Додаткові дані показують, що в сучасному світі рівень чадного газу підтримується за рахунок окислення метану: взагалі, концентрація метану в атмосфері збільшилася приблизно вдвічі за останнє століття. Правда, до цього його концентрація залишалася більш-менш постійною. Зате згоряння рослинної маси в другій половині XX століття різко скоротилося, як це випливає з зниження δ18О.

Таким чином, вчені прийшли до висновку, що вміст CO змінювалося під впливом двох основних факторів - клімату і людини. У Середні століття концентрація CO була відносно високою, потім, при настанні прохолодною епохи Малого заледеніння, вона знизилася. Основною причиною зниження кількості CO при похолоданні стало зменшення згоряє біомаси. Ймовірно, тут зіграло роль також загальне зменшення рослинної біомаси (і, отже, зниження ризику пожеж) і збільшення кількості опадів при похолоданні. Як тільки клімат став теплішим, вегетація прискорилася, дощів стало менше - звідси і збільшення кількості пожеж, запис про які хитрим чином зберегли антарктичні льоди.

На потепління наклався ефект популяційного зростання: люди почали посилено використовувати дрова і вугілля; в результаті сумарна оцінка згорілої біомаси в кінці XIX - початку XX століття виявилася максимальною. Цей максимум кінця XIX століття також добре реєструється за кількістю похованих у антропогенне епоху вугілля (т. зв. Charcoal record; див. нижче на графіку).


Зіставлення кількості похованого вугілля (див. JR Marlon et al., 2008) та оцінок згорілої рослинної біомаси за останні 650 років, розрахованих за CO. У роботі Марлона з колегами показано, що кількість вугілля на всіх континентах і в обох півкулях змінювалося синхронно. Графік з обговорюваного синопсису «The Burning Issue» в Science

Зате за останнє сторіччя кількість згорілої біомаси досягло рекордного мінімуму. Навіть під час кліматичного мінімуму в 1700-х роках згорало більшу кількість рослинності. Вчені стверджують, що це результат інтенсивного методу ведення господарства та суворих заходів контролю за лісовими пожежами, зроблених людством.

У подальших міркуваннях про глобальне потепління результати цього дослідження повинні враховуватися принаймні з двох причин. Перша - людська: інтенсивність лісових пожеж при потеплениях обов'язково збільшувалася; разом з тим людська діяльність сприяла не збільшення кількості пожеж, як передбачалося раніше, а, навпаки, їх скорочення. Так що політика запобігання лісових пожеж стає як можна більш актуальної.

Друга причина, скоріше, академічна і має відношення до параметризації кліматичних моделей. Концентрація чадного газу в атмосфері пов'язана безпосередньо з кількістю тропосферного озону, який, у свою чергу, впливає на формування клімату. Оцінки CO в доіндустріальну епоху пов'язували з людською діяльністю, і на цій основі підраховували параметри кліматичних моделей. Тепер доведеться ці параметри скоригувати з тим розрахунком, що в доіндустріальну епоху саме клімат впливав на CO, а не популяційні характеристики.

Джерела:
1) Z. Wang, J. Chappellaz, K. Park, J. E. Mak. Large Variations in Southern Hemisphere Biomass Burning During the Last 650 Years / / Science. 2010. V. 330. P. 1663-1966.
2) Iain Colin Prentice. The Burning Issue / / Science. 2010. V. 330. P. 1636-1637.

Див також:
Я. Е. Юдович, М. П. Кетріс. Співвідношення ізотопів вуглецю в стратісфери і біосфері: чотири сценарії - хороша стаття про ізотопний фракціонуванні С в геобіохіміческіх циклах.

Автор: Олена Наймарк
Джерело: http://elementy.ru
Фото:
Джерело:
Категорія: Інші новини | Переглядів: 1443 | Додав: wiktor | Теги: Атмосфера, чадний газ, лід, біомасса, Антарктида, льодовиковий період | Рейтинг: 0.0/0
Матеріали по темі:


Всього коментарів: 0
avatar