Эти лазерные сканы показывают, как пожары изменили леса Йосемити

С помощью воздушного LIDAR-сканирования можно легко увидеть разницу между пожароустойчивым лесом и лесом, в котором огонь был подавлен.

Отредактировано 2023-17-07
Ложное цветное изображение полукупола ЙосемитиПолукупол Йосемити, полученный в результате сканирования LiDAR, с деревьями, окрашенными в зеленый цвет.

Лес может иметь различную форму: колючий с дубовым подлеском, тусклый и мшистый, освещенный солнцем и покрытый мягкой травой. Эти структуры влияют на обитающих в нем животных, на количество углерода, которое экосистема может накапливать, и на то, как лесной пожар будет перемещаться по ландшафту. Но если случайный турист не знает, на что обратить внимание, заметить эти ландшафтные закономерности бывает непросто.

Набор замечательных LIDAR-сканов Йосемитского национального парка в Калифорнии, опубликованных в этом месяце в журнале EOS лесными экологами из Университета Вашингтона и компанией NV5 Geospatial, позволяет взглянуть на тонкие различия в лесах и огромные последствия лесных пожаров на площади в 100 кв. миль.

Проект был начат в рамках программы Геологической службы США 3D Elevation Program, в рамках которой создаются топографические карты ландшафтов по всей стране. NV5 собирает данные о рельефе для этих карт, летая на самолете туда и обратно над Йосемити и направляя лазер на рельеф местности внизу. Измеряя время, необходимое лазеру, чтобы отразиться от самолета, технология, называемая LIDAR, позволяет создавать подробные карты местности и даже определять отдельные деревья.

Чтобы составить топографическую карту, NV5 достаточно определить, где лазер попал на землю под деревьями. Но LIDAR также фиксирует точные детали деревьев и подлеска над землей. "[Свет] продолжает проникать сквозь полог - часть его отражается, а часть продолжает идти, пока не попадает на землю", - говорит Эндрю Бреннер (Andrew Brenner), программный директор NV5.

Разноцветные деревья из лесов Йосемити, нанесенные на карту с бокового ракурса на черном фонеСканирование Йосемити с помощью LIDAR позволяет увидеть как высоту местности, так и деревья и кустарники (окрашенные в разные цвета, чтобы было легче различать отдельные экземпляры). Любезно предоставлено NV5 Geospatial

Используя снимки Йосемити, сделанные в период с 2010 по 2019 год, лесные экологи из Университета Вашингтона смогли составить карту того, как пожары изменяют структуру ландшафта.

До того, как в начале 1900-х годов Лесная служба США в массовом порядке начала подавлять пожары, большинство североамериканских ландшафтов регулярно горели, в том числе и большая часть Йосемити. И теперь экологи знают, что леса, которые горят, выглядят совсем иначе, чем те, которые не горят. В смешанной сосново-пихтовой экосистеме, покрывающей большую часть Йосемити, повторяющиеся пожары когда-то изреживали мелкие деревья, создавая лоскутное одеяло из кусков зрелого леса и открытого луга.

Невыгоревший лес Йосемити нанесен на карту синим, зеленым и желтым цветомНегоревший лес слева - густой, в нем чаще возникают сильные пожары. Справа - умеренно горевший лес с лоскутным набором "естественных противопожарных разрывов". Любезно предоставлено NV5 Geospatial

Эти "естественные противопожарные разрывы" в лоскутном лесу означают, что пожары обычно менее интенсивны: Они проносятся сквозь траву и подлесок, а не "сжигают" целые массивы деревьев. Это снижает пожарную опасность для человека, но и приносит пользу местным экосистемам, создавая среду обитания для солнцелюбивых полевых цветов, съедобных растений и птиц.

Открытая структура была "ключом к процветанию лесов в режиме частых пожаров", - пишут авторы в журнале EOS. "Однако подавление пожаров в течение многих десятилетий позволило деревьям заполнить проемы, создав плотные древостои, подверженные сильным пожарам".

Умеренно выгоревший лес Йосемити нанесен на карту синим, зеленым и желтым цветомПо сравнению с умеренно выгоревшим лесом, после пожара высокой интенсивности, показанного справа, лес может превратиться в луг. Любезно предоставлено NV5 Geospatial

Интенсивные пожары, подпитываемые густым лесом и деревьями, испытывающими засуху, могут вызвать экологический каскад. Они выжигают почву и уничтожают саженцы, в результате чего лес с трудом восстанавливается после более мягкого пожара. По всему Западу лесные ландшафты после пожаров переходят в открытые луга.

Однако в течение последних 50 лет лесоустроители Йосемити пытались восстановить регулярные пожары, как путем проведения предписанных выжиганий, так и оставляя место для молниевых разрядов. Однако для того, чтобы отменить десятилетия подавления пожаров, требуется время, особенно с учетом того, что из-за изменения климата становится все труднее найти "зону Златовласки" для здорового и умеренного горения.

Тематическая карта, показывающая историю предписанных пожаров в Йосемити с разбивкой по десятилетиямНа Западе умеренный огонь восстановлен лишь на части своего исторического ареала. Служба национальных парков

В тех районах национального парка, где пожары происходили регулярно, леса стали более открытыми и лучше перенесли пожар Rim Fire 2013 года, в результате которого сгорели сотни тысяч акров. Но удивительно, что даже один пожар малой или средней интенсивности может привести к тому, что лес будет выглядеть так же, как и при регулярных пожарах.

Это означает, что даже в условиях потепления климата и высыхания западных лесов один вовремя проведенный пожар может сделать ландшафт более устойчивым.