2019-08-14 05:42:01
美国宇航局研究北极野火如何改变世界

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北极地区的野火经常远离人口稠密地区,但它们的影响遍布全球。从野外和实验室工作到空降运动和卫星,美国国家航空航天局正在研究为什么北方森林和苔原火灾变得更加频繁和强大,这对气候预报,生态系统和人类健康意味着什么。

“火灾是生态系统的自然组成部分,但我们看到的是加速火灾周期:我们正在经历越来越频繁和严重的火灾以及更大的火灾区域,”美国宇航局戈达德太空飞行中心的北方火灾研究员Liz Hoy说。在马里兰州格林贝尔特。霍伊与美国宇航局的北极 - 北方脆弱性实验(ABoVE)合作,这是一项全面的野外活动,探讨北极和北方生态系统和社会对环境变化的抵御能力。

北极野火不同于中纬度火灾,例如加利福尼亚州和爱达荷州的火灾。一方面,48下方的火灾通常是由人类设定的,并且尽可能快地灭火,因为它们对生命和财产构成威胁。在北方森林和苔原地区,野火大多被雷击点燃,除非它们威胁到重要的基础设施或人类住区,否则通常会被烧毁。结果,它们经常变大并消耗数十万英亩的植被。

与低纬度野火不同,北极火灾的大部分碳排放来自燃烧的有机土壤,而不是烧毁的树木和灌木。

“北极和北方地区的土壤非常厚,含有大量有机物质 - 因为土壤被冻结或温度受限,营养不良,其含量不会分解很多,”霍伊说。

北方森林和苔原的厚厚,富含碳的顶层土壤层作为永久冻土的绝缘层,永久冻土是地表有机垫下面永久冻结的地层。

“当你将土壤焚烧在上面时,好像你有一个冷却器而你打开了盖子:解冻下面的永久冻土层,你让土壤分解和腐烂,所以你将更多的碳排放到大气中,”霍伊说。

ABoVE最近的一项研究发现,加拿大的一个火灾季节向大气排放了大量的碳,它通过加拿大所有广阔森林的年度树木生长,抵消了从大气中去除的所有碳的一半。因此,北极地区的野火不仅受到全球变暖的影响,而且正在导致夏季温暖干燥,造成干燥的火病箱状况 - 这反过来也会导致气候变化。

“我有时会听到'北极地区没有那么多人,为什么我们不能让它燃烧,为什么重要?'”霍伊说。 “但北极地区发生的事情不会留在北极地区 - 那里发生的变化与全球有关。”

改变风景

永久冻土的火驱动融化导致地面沉降和土壤坍塌,形成蜂巢状景观。在一些地方,形成了新的湖泊。在其他地方,由此产生的空心地形被称为thermokarst,使景观干涸。

“火灾扰乱区域是否会恢复或向下沉,取决于地下冰层埋藏多少,”阿依卡卡大学永久冻土研究员Go Iwahana说道,他与ABoVE合作。 “其他因素在于火灾对地表有机层造成的伤害程度以及火灾后烧毁地区的天气情况。”

除了改变几千年来不受干扰的景观之外,永久冻土带的消失也意味着无法挽回的历史记录。

“与南极洲和格陵兰岛的冰芯一样,我们会研究水同位素,气体含量和永久冻土冰结构的变化,以了解过去发生的事情,”Iwahana说。 “建模者和消防专家预测未来北方和苔原火灾的数量会增加 - 这将加速永久冻土的融化,因此永久冻土带中的古代信息将会消失。”

水文过程的变化,以及火灾如何改变植物物种的分布,最终改变了当地的生态系统。

“在激烈的大火之后,我们可以看到陆地整体植被构成的变化,”霍伊说。 “它将改变能够生活在那里的哺乳动物物种,以及人们如何利用这片土地,例如狩猎。”

在阿拉斯加,驯鹿和驼鹿的两个主要游戏物种,对烧毁的景观的反应非常不同。在大火之后的最初几十年里,驼鹿群进入该地区追求生长的年轻植被。但是,驯鹿的饮食非常依赖于生长缓慢的表面地衣,需要很长时间才能恢复,因此受到火灾的伤害。

“野生动植物管理方面的一个主要问题是火灾可能会限制驯鹿的范围,”阿拉斯加大学阿拉斯加火灾科学联合会协调员Alison York说。

对健康的影响

野火释放出大量的颗粒物质,这些颗粒物质对呼吸系统和心血管系统有害,可以通过大风远行。

“我们听到很多关于火灾对健康的影响,但所有这些研究都来自于单一的,通常是短暂的火灾事件的研究,”马里兰大学帕克分校教授塔蒂亚娜洛博达说。 “在北方森林地区,火灾非常普遍,非常大,并且会产生大量烟雾。即使不住在附近的人也会逐年暴露在相当长的一段时间内。”

Loboda最近通过ABoVE启动了一个项目,研究森林火灾中颗粒物的暴露如何影响阿拉斯加人民的健康状况,阿拉斯加州仅在今年的火灾季节就发布了30多项空气质量咨询。虽然Loboda的研究仅限于阿拉斯加,但野火会影响地球周围的公共健康。

“火灾发生在温暖的月份,当人们在户外度过很多时间 - 尤其是土着人从事捕鱼和狩猎等生计活动时,”Loboda说,他计划将原生社区暴露于野火与健康结果进行比较。 “他们缺乏任何形式的保护,他们可以通过在室内使用A / C并关闭窗户来获得这些保护。”

在她的研究中,Loboda将使用阿拉斯加公共卫生部的住院记录来分析在火灾季节有多少人生病。她还将分析美国宇航局的卫星数据,结合计算机模型,将允许她创建详细的日常燃烧记录,以及燃料类型的彻底清单 - 燃烧的绿化类型与大火决定了产生多少微粒。

“在过去的20年里,我们已经有了三个有史以来最大的阿拉斯加火灾季节,并且这种情况发生在人口增长的同时,”洛博达说。 “分散的人越多,任何一年中某人都会受到影响的可能性越大。”

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