Прогнозы будущих лесных пожаров и эмиссий аэрозолей в Сибири

Лесные пожары являются одними из наиболее влиятельных возмущений, затрагивающих структуру экосистем и биогеохимические циклы в Сибири. Поэтому точное моделирование пожаров с помощью динамических глобальных вегетационных моделей важно для прогнозирования выбросов парниковых газов и других эмиссий при горении биомассы с целью понимания изменений в биогеохимических циклах. Мы интегрировали широко используемый модуль пожара SPread and InTensity of FIRE (SPITFIRE) в пространственно явную индивидуально-ориентированную динамическую глобальную вегетационную модель (SEIB-DGVM) для повышения точности прогнозов пожаров и затем смоделировали будущие режимы пожаров, чтобы лучше понять их воздействие. Модель хорошо воспроизводит пространственно-временную изменчивость биомассы, интенсивности пожаров и связанных с пожарами эмиссий по сравнению с недавними оценками по спутниковым данным: наземная биомасса (R2 = 0.847, RMSE = 18.3 Mg ha−1), доля выгоревшей поверхности (R2 = 0.75, RMSE = 0.01), выгоревшая площадь (R2 = 0.609, RMSE = 690 ha), эмиссии сухой массы (R2 = 0.624, RMSE = 0.01 kg DM m−2) и выбросы CO2 (R2 = 0.705, RMSE = 6.79 Tg). Мы прогнозируем, что все 33 связанных с пожарами газовых и аэрозольных эмиссии увеличатся в будущем из‑за возросшего количества опада как топлива в результате увеличения продуктивности лесной биомассы при климатическом воздействии по четырём сценариям представительных концентраций: RCP8.5, RCP6.0, RCP4.5 и RCP2.6. Моделирование по RCP8.5 показало, что выбросы CO2, CO, PM2.5, общего количества твердых частиц (TPM) и общего углерода в твердой фазе (TPC) в Сибири в настоящее период (2000–2020) относительно увеличатся на 189.66 ± 6.55, 15.18 ± 0.52, 2.47 ± 0.09, 1.87 ± 0.06 и 1.30 ± 0.04 Tg видов yr−1 соответственно в будущем периоде (2081–2100), а число выгоревших деревьев увеличится на 100 %, что приведёт к потере чистой первичной продукции (NPP) в размере 385.19 ± 40.4 g C m−2 yr−1. Ещё одним ключевым выводом является то, что более высокая влажность опада за счёт увеличения осадков относительно подавляет рост эмиссий, связанных с пожарами; поэтому моделирование по RCP8.5 показало наименьшие эмиссии среди RCP. Наше исследование даёт представление о будущих режимах пожаров и стратегиях развития для повышения региональной устойчивости и смягчения более широких экологических последствий пожарной активности в Сибири.