Управляемое выжигание для снижения лесных пожаров: опыт и методы

Введение

Техника снижения потенциального топлива для лесных пожаров посредством управляемого сжигания

управляемые аборигенами Австралии контролируемые сжигания

Контролируемое или предписанное (Rx) сжигание – это практика намеренного разведения огня для изменения состава растительности и разлагающегося материала в ландшафте. Целью может быть лесоуправление, восстановление экосистем, очистка земель или управление горючими материалами для предотвращения лесных пожаров. Контролируемое сжигание может также относиться к намеренному сжиганию порубочных остатков и горючих материалов в кучах. Контролируемые сжигания также могут называться снижением пожарной опасности, встречным огнем, прогалинами или выжиганием. В индустриально развитых странах правила и разрешения на контролируемое сжигание обычно контролируются органами пожарного надзора. Контролируемые сжигания проводятся в более прохладные месяцы для уменьшения накопления горючих материалов и снижения вероятности более опасных и сильных пожаров. Контролируемое сжигание стимулирует прорастание некоторых деревьев и обнажает минеральные слои почвы, что повышает жизнеспособность саженцев. После того, как в 20-м веке масштабы и интенсивность лесных пожаров начали расти, органы пожарного надзора вновь стали внедрять контролируемые сжигания и учитывать опыт коренных народов в управлении землями. Контролируемое сжигание подавляет конкурирующую растительность, помогает бороться с болезнями и вредителями деревьев, поддерживает виды, зависящие от огня, и улучшает доступность. Для повышения эффективности применения предписанных сжиганий для целей охраны природы, которые могут включать имитацию исторических или естественных режимов пожаров, ученые оценивают влияние изменений характеристик пожара. Измеряемые параметры включают частоту, интенсивность, силу, неоднородность, пространственный масштаб и фенологию пожара. Кроме того, контролируемый огонь может использоваться для подготовки участка, когда механизированные методы невозможны из-за рельефа, препятствующего доступу техники. Разнообразие видов и конкуренция могут резко возрасти через несколько лет после обработки горючих материалов из-за увеличения содержания питательных веществ в почве и доступности пространства и солнечного света. Многие деревья зависят от огня для уничтожения других видов растений и высвобождения семян. Гигантская секвойя, наряду с другими видами хвойных, адаптированных к огню, зависит от огня для размножения. Шишки пирогенные, то есть они открываются только после воздействия определенной температуры. Это снижает конкуренцию за саженцы гигантской секвойи, поскольку огонь уничтожает конкурирующие виды, не адаптированные к огню. Пирогенные виды выигрывают от пожаров умеренной интенсивности в зрелых насаждениях, однако изменение климата приводит к увеличению частоты пожаров высокой интенсивности в Северной Америке. Контролируемые сжигания могут управлять пожарным циклом и интенсивностью восстановительных пожаров в лесах с пирогенными видами, таких как бореальные леса в Канаде. Eucalyptus regnans, или горный ясень Австралии, также демонстрирует уникальную эволюцию, связанную с огнем, быстро заменяя поврежденные почки или стебли в случае опасности. Они также переносят свои семена в капсулах, которые могут рассеиваться в любое время года. Во время лесного пожара капсулы сбрасывают почти все свои семена, а огонь уничтожает взрослые деревья эвкалипта, но большинство семян выживают, используя пепел в качестве источника питательных веществ. Благодаря своей скорости роста они быстро доминируют на земле, и вырастает новый, похожий на зрелый, эвкалиптовый лес. Другие виды деревьев, такие как тополь, могут легко восстанавливаться после пожара в одновозрастный лес из обширной корневой системы, защищенной от огня, поскольку она находится под землей.

A controlled or prescribed (Rx) burn is the practice of intentionally setting a fire to change the assemblage of vegetation and decaying material in a landscape. The purpose could be for forest management, ecological restoration, land clearing or wildfire fuel management. A controlled burn may also refer to the intentional burning of slash and fuels through burn piles. Controlled burns may also be referred to as hazard reduction burning, backfire, swailing or a burn off. In industrialized countries, controlled burning regulations and permits are usually overseen by fire control authorities. Controlled burns are conducted during the cooler months to reduce fuel buildup and decrease the likelihood of more dangerous, hotter fires. Controlled burning stimulates the germination of some trees and reveals soil mineral layers which increases seedling vitality. After wildfires began increasing in scale and intensity in the 20th century, fire control authorities in began reintroducing controlled burns and indigenous leadership into land management. controls competing vegetation, helps control tree disease and pests, perpetuates fire dependent species and improves accessibility. To improve the application of prescribed burns for conservation goals, which may involve mimicking historical or natural fire regimes, scientists assess the impact of variation in fire attributes. Parameters measured are fire frequency, intensity, severity, patchiness, spatial scale and phenology. Furthermore, controlled fire can be used for site preparation when mechanized treatments are not possible because of terrain that prevents equipment access. Species variation and competition can drastically increase a few years after fuel treatments because of the increase in soil nutrients and availability of space and sunlight. Many trees depend on fire as a way to clear out other plant species and release their seeds. The giant sequoia, among other fire adapted conifer species, depends on fire to reproduce. The cones are pyriscent so they will only open after exposed to a certain temperature. This reduces competition for the giant sequoia seedlings because the fire has cleared non fire adapted, competing species. Pyriscent species benefit from moderate intensity fires in older stands however, climate change is causing more frequent high intensity fires in North America. Controlled burns can manage the fire cycle and the intensity of regenerate fires in forests with pyriscent species like the boreal forest in Canada. Eucalyptus regnans or mountain ash of Australia also shows a unique evolution with fire, quickly replacing damaged buds or stems in the case of danger. They also carry their seeds in capsules which can be deposited at any time of the year During a wildfire, the capsules drop nearly all of their seeds and the fire consumes the eucalypt adults, but most of the seeds survive using the ash as a source of nutrients. At their rate of growth, they quickly dominate the land and a new, like aged eucalyptus forest grows. Other tree species like poplar can easily regenerate after a fire into a like aged stand from a vast root system that is protected from fires because it is underground.

Восстановление пастбищ

Местные травянистые виды в Северной Америке и Австралии приспособлены к выживанию при периодических пожарах низкой интенсивности. Контролируемые выжигания в экосистемах прерий имитируют природные пожары низкой интенсивности, способствующие переходу в растительном составе от инвазивных видов к местным. Эти контролируемые выжигания проводятся в начале весны, до начала активного роста местных растений, когда влажность почвы выше и количество сухой растительности на поверхности земли минимально, чтобы обеспечить поддержание низкой интенсивности огня.

Управление лесными пожарами

Контролируемые выжигания уменьшают количество горючих материалов в подлеске, поэтому при возникновении лесного пожара на территории, где проводилось контролируемое выжигание, интенсивность пожара может снизиться или он может полностью прекратить распространение на этой территории.

Сельское хозяйство

В развивающихся странах использование контролируемых выжиганий в сельском хозяйстве часто называют методом "вырубки и выжигания". В индустриально развитых странах это рассматривается как один из компонентов системы подсечно-переложной обработки земли, как часть подготовки поля к посеву. Этот прием, часто называемый выжиганием полей, используется для очистки земли от остатков предыдущих культур, а также для уничтожения сорняков и их семян. Выжигание полей обходится дешевле большинства других методов, таких как применение гербицидов или обработка почвы, но поскольку оно сопровождается образованием дыма и других загрязняющих веществ, связанных с огнем, его использование не приветствуется в сельскохозяйственных районах, прилегающих к жилым зонам. Контролируемые выжигания широко применяются для борьбы с распространением древесно-кустарниковой растительности с целью восстановления баланса между деревьями и травами в кустарниковых и травянистых экосистемах. Особенно острой проблемой нерегулируемое сжигание сельскохозяйственных отходов является в Северной Индии, в частности в штатах Пенджаб, Харьяна и Уттар-Прадеш. Дым от этих пожаров приводит к ухудшению качества окружающей среды в этих штатах и близлежащих районах. В Восточной Африке плотность популяций птиц увеличилась спустя несколько месяцев после проведения контролируемого выжигания.

Сокращение выбросов парниковых газов

Контролируемые выжигания на австралийских саваннах могут привести к долгосрочному кумулятивному сокращению выбросов парниковых газов. Одним из примеров является Соглашение об управлении пожарами в Западном Арнеме, заключенное для внедрения "стратегического управления пожарами на территории Западного Арнема" с целью частичной компенсации выбросов парниковых газов с завода по сжижению природного газа в Дарвине, Австралия. Намеренное проведение контролируемых выжиганий в начале сухого сезона создает мозаику выжженных и невыжженных участков, что уменьшает площадь более интенсивных пожаров в конце сухого сезона; этот метод также известен как "выжигание участками".

Процедура

Здоровье и безопасность, защита персонала, предотвращение распространения огня и снижение воздействия дыма – важнейшие факторы при планировании контролируемого выжигания. Кроме того, в умеренном климате важно выжигать луга и степи до начала вегетации местных видов растений, чтобы огонь воздействовал только на инвазивные виды, дающие побеги раньше весной. Упреждающий огонь, распространяющийся по направлению преобладающего ветра, используется между двумя минерализованными полосами, поскольку он горит интенсивнее и быстрее, чем отжигающий огонь. Упреждающий огонь применяют, когда отжигающий огонь распространяется слишком медленно из-за высокой влажности топлива или низкой скорости ветра. Команда, проводящая контролируемое выжигание, разделена на несколько ролей: руководитель выжигания, связь, подавление и зажигание. Процесс планирования начинается с подачи заявки в местную службу управления пожарной безопасностью, а после одобрения заявители должны предоставить план выжигания за несколько недель до начала работ. Также можно предпринять меры по обработке почвы после выжигания. При методе "сруб и разброс" порубочные остатки оставляют для уплотнения со временем или уплотняют механически. Это обеспечивает менее интенсивное горение, если порубочные остатки не уложены слишком плотно.

Зажигание с воздуха

Воздушное зажигание — это вид контролируемого выжигания, при котором зажигательные устройства сбрасываются с самолета.

История

Есть две основные причины лесных пожаров. Одна из них – естественная, главным образом вызванная молниями, а другая – деятельность человека. Контролируемые выжигания имеют давнюю историю в управлении лесными и природными территориями. Люди использовали огонь для расчистки земель с неолитического периода. Исследования истории пожаров задокументировали регулярные пожары, разводимые коренными народами в Северной Америке и Австралии до установления колониального законодательства и начала тушения пожаров. Коренные американцы часто использовали огонь для управления природной средой таким образом, чтобы это было выгодно людям и дикой природе в лесах и на лугах, устраивая низкоинтенсивные пожары, которые высвобождали питательные вещества для растений, снижали конкуренцию за культивируемые виды и уничтожали избыток горючих материалов, которые в противном случае могли бы привести к высокоинтенсивным, катастрофическим пожарам.

Северная Америка

Использование контролируемых выжиганий в Северной Америке прекратилось в начале 20-го века, когда были введены федеральные политики пожаротушения с целью подавления всех пожаров. Подавление пожаров изменило состав и экологию североамериканских сред обитания, включая экосистемы, сильно зависящие от огня, такие как дубовые саванны и заросли кустарниковой тростника, которые в настоящее время являются критически уязвимыми средами обитания, находящимися на грани исчезновения. В восточной части Соединенных Штатов увеличивается численность деревьев, чувствительных к огню, таких как красный клен, в ущерб видам, устойчивым к огню, таким как дубы.

Канада

В народе Анишинабег, живущем в районе Великих озёр, огонь – это живое существо, обладающее силой изменять ландшафт как через разрушение, так и через восстановление и возвращение жизни после пожара. Люди также неразрывно связаны с землей, на которой они живут, являясь хранителями, поддерживающими экосистемы вокруг них. Поскольку огонь может выявить дремлющие саженцы, он служит инструментом управления землей. Огонь был частью ландшафтов Онтарио до тех пор, пока раннее колониальное правление не ограничило культуру коренных народов по всей Канаде. Во время колонизации крупномасштабные лесные пожары возникали из-за искр от железных дорог, а огонь использовался для расчистки земель под сельскохозяйственные нужды. Общественное мнение о лесных пожарах было положительным, поскольку расчищенная земля воспринималась как покорение дикой природы для городского населения. Движение за охрану природы, возглавляемое Эдмундом Завицем в Онтарио, привело к запрету всех пожаров, как естественных, так и преднамеренных. В 1970-х годах Parks Canada начала проводить небольшие контролируемые выжигания, однако масштабы лесных пожаров каждый год превышают площадь земель, подвергаемых преднамеренному выжиганию. В конце 1980-х годов Министерство природных ресурсов Онтарио начало проводить контролируемые выжигания на лесных угодьях, что привело к созданию программы контролируемого выжигания, а также к обучению и регулированию контролируемых сжиганий в Онтарио. В Британской Колумбии наблюдалось увеличение интенсивности и масштаба лесных пожаров после того, как местные нормативные акты ограничили использование контролируемых выжиганий. В 2017 году, после одного из самых тяжелых годов лесных пожаров в истории провинции, лидеры коренных народов и представители государственной службы подготовили независимый отчет, в котором предлагалось вернуться к традиционному использованию контролируемых выжиганий для управления подстилочным горючим материалом, способствующим распространению лесных пожаров. Правительство Британской Колумбии отреагировало, взяв на себя обязательство использовать контролируемые выжигания в качестве инструмента борьбы с лесными пожарами.

Соединенные Штаты

Департамент качества окружающей среды штата Орегон начал требовать разрешения от фермеров на сжигание своих полей в 1981 году, но требования стали строже в 1988 году после массового ДТП, в котором дым от сжигания полей возле Олбани, штат Орегон, ограничил видимость водителей на межштатной автомагистрали Interstate 5, что привело к столкновению 23 автомобилей, в результате которого погибли 7 человек и 37 получили ранения. Это повлекло за собой более пристальное внимание к сжиганию полей и предложения о полном запрете этой практики в штате. При проведении контролируемых выжиганий также существует риск выхода огня из-под контроля. Например, пожар Кальф-Каньон/Пик Эрмита, крупнейший лесной пожар в истории Нью-Мексико, был вызван двумя отдельными случаями неконтролируемого распространения контролируемых выжиганий, организованных Лесной службой США, которые впоследствии объединились. Истоки противоречий в политике контролируемых выжиганий в Соединенных Штатах лежат в исторических кампаниях по борьбе с лесными пожарами и последующем признании огня как необходимого экологического фактора. После колонизации Северной Америки США использовали законы о подавлении пожаров для искоренения практики контролируемого выжигания, традиционной для коренных народов. Это было сделано вопреки научным данным, подтверждающим естественность и пользу контролируемых выжиганий. В ущерб местной экологии, колонии использовали подавление пожаров для поддержки лесозаготовительной промышленности. К концу 1970-х годов представление об огне как об инструменте несколько изменилось, когда Служба национальных парков санкционировала и начала проводить контролируемые выжигания. После возобновления практики контролируемого выжигания в 1988 году произошли масштабные пожары в Йеллоустоне, что значительно политизировало управление лесными пожарами. Последовавшее освещение в СМИ было сенсационным и подвержено дезинформации. Сообщения значительно преувеличивали масштабы пожаров, что заставило политиков в Вайоминге, Айдахо и Монтане поверить, что любой пожар означает потерю доходов от туризма. Приоритетом новых планов действий является подавление пожаров, угрожающих человеческой жизни, и более лояльное отношение к территориям, имеющим историческую, научную или особую экологическую ценность. Среди политиков продолжаются дебаты о том, как бороться с лесными пожарами. Сенаторы Рон Уайден и Майк Крапо из Орегона и Айдахо добиваются перераспределения средств с подавления пожаров на их предотвращение после разрушительных пожаров 2017 года в обоих штатах. Напряженность в вопросах предотвращения пожаров растет из-за усиливающегося влияния изменения климата. Ухудшение засушливых условий приводит к увеличению числа разрушительных лесных пожаров в Северной Америке. С 1988 года многие штаты добились прогресса в области контролируемых выжиганий. В 2021 году Калифорния увеличила количество обученного персонала для проведения контролируемых выжиганий и расширила доступ к этой практике для землевладельцев.

The Oregon Department of Environmental Quality began requiring a permit for farmers to burn their fields in 1981, but the requirements became stricter in 1988 following a multi car collision in which smoke from field burning near Albany, Oregon, obscured the vision of drivers on Interstate 5, leading to a 23 car collision in which 7 people died and 37 were injured. This resulted in more scrutiny of field burning and proposals to ban field burning in the state altogether. With controlled burns, there is also a risk that the fires get out of control. For example, the Calf Canyon/Hermits Peak Fire, the largest wildfire in the history of New Mexico, was started by two distinct instances of controlled burns, which had both been set by the US Forest Service, getting out of control and merging. The conflict of controlled burn policy in the United States has roots in historical campaigns to combat wildfires and to the eventual acceptance of fire as a necessary ecological phenomenon. Following colonization of North America, the US used fire suppression laws to eradicate the indigenous practice of prescribed fire. This was done against scientific evidence that supported prescribed burns as a natural process. At the loss to the local environment, colonies utilized fire suppression in order to benefit the logging industry. The notion of fire as a tool had somewhat evolved by the late 1970s as the National Park Service authorized and administered controlled burns. Following prescribed fire reintroduction, the Yellowstone fires of 1988 occurred, which significantly politicized fire management. The ensuing media coverage was a spectacle that was vulnerable to misinformation. Reports drastically inflated the scale of the fires which disposed politicians in Wyoming, Idaho, and Montana to believe that all fires represented a loss of revenue from tourism. Paramount to the new action plans is the suppression of fires that threaten the loss of human life with leniency toward areas of historic, scientific, or special ecological interest. There is still a debate amongst policy makers about how to deal with wildfires. Senators Ron Wyden and Mike Crapo of Oregon and Idaho have been moving to reduce the shifting of capital from fire prevention to fire suppression following the harsh fires of 2017 in both states. Tensions around fire prevention continue to rise due to the increasing prevalence of climate change. As drought conditions worsen, North America has been facing an abundance of destructive wildfires. Since 1988, many states have made progress toward controlled burns. In 2021, California increased the amount of trained personnel to perform controlled burns and created more accessibility for landowners.

Европа

В Европейском союзе сжигание стеблей сельскохозяйственных культур после уборки урожая используется фермерами для поддержания здоровья растений при соблюдении ряда ограничений, установленных в рамках правил перекрестного соответствия. На севере Великобритании большие площади вересковых пустошей подвергаются выжиганию в практике, известной как муирбурн. Это уничтожает деревья и траву, предотвращая естественную сукцессию, и создает мозаику вереска разного возраста, что позволяет поддерживать очень большие популяции рябчиков для охоты. Торфяники являются одними из крупнейших накопителей углерода в Великобритании, предоставляя чрезвычайно важную экологическую функцию. Правительство ограничило выжигание по площади, но охотники продолжают поджигать пустоши, высвобождая большое количество углерода в атмосферу и уничтожая естественную среду обитания.

Африка

Этническая группа масаи традиционно проводит контролируемые выжигания в экосистемах саванн перед сезоном дождей, чтобы создать разнообразные пастбища для скота и предотвратить возникновение крупных пожаров, когда трава высыхает, а погода становится жарче. В последние несколько десятилетий практика выжигания саванн сократилась, поскольку дожди стали недостаточными и непредсказуемыми, участились случаи крупных случайных пожаров, а правительство Танзании ввело политику, запрещающую выжигание саванн.