Как экстремальные погодные условия приводят к побурению лесов Европы

Летняя жара и засуха всё сильнее влияют на леса Европы — в некоторые годы деревья буреют преждевременно, а некоторые даже начинают отмирать. Исследователи из ETH Zurich и WSL показывают, как экстремальные погодные условия на протяжении нескольких лет приводят к побурению лесов.

В июле 2018 года в швейцарских и немецких лесах казалось, что наступила осень. Было видно, как жаркая, сухая погода в Центральной Европе влияет на деревья. Особенно преждевременно увядали ели и буки, их листья и хвоя бурели, целые лесные массивы находились в постоянном стрессе. В Средиземноморском регионе такие масштабные явления уже случались несколько раз с 2003 года.

Исследователи из ETH Zurich систематически изучили все случаи снижения зелёности в лесах умеренного и средиземноморского поясов Европы за последние 21 год (2002–2022). Результирующее исследование, проведённое совместно с коллегами из Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафта (WSL), только что опубликовано в журнале Biogeosciences.

Побурение достигло рекордных уровней прошлым летом

Используя спутниковые данные высокого разрешения, исследователи выявили события крупномасштабного снижения зелёности лесов летом. Снижение зелёности — признак снижения жизнеспособности и стресса у лесов, а также индикатор их отмирания.

Результаты подтверждают предыдущие наблюдения: летнее побурение распространилось по всей Европе. Леса Центральной Европы (умеренного пояса) особенно сильно пострадали от обширного побурения в последние годы. В Средиземноморском регионе крупные события происходили уже в начале 2000-х.

В анализе исследователи впервые количественно оценили рекордное лето 2022 года и его влияние на леса Европы: во время самого жаркого лета с начала наблюдений в Европе было зафиксировано самое масштабное побурение, охватившее 37% лесных регионов умеренного и средиземноморского поясов — «гораздо больше, чем любое другое событие за последние два десятилетия», — говорит Мауро Херманн, докторант по атмосферной динамике под руководством профессора ETH Хайни Вернли и ведущий автор исследования.

Поиск общей истории

Изначально целью команды ETH–WSL было не это. «Мы хотели понять, как погода влияет на леса на большой площади в течение нескольких сезонов», — объясняет профессор атмосферной физики ETH Хайни Вернли, руководивший исследованием. Ключевая роль засухи была очевидна. «Однако связь между лесами и погодой гораздо сложнее, чем может показаться на первый взгляд», — говорит Вернли.

«Не каждый засушливый период — даже если он интенсивный и продолжительный — приводит к немедленному побурению лесов», — добавляет Херманн, ссылаясь на «эффект наследия», наблюдаемый в наших лесах в течение ряда лет. То, насколько хорошо деревья переносят жару и засуху, зависит не только от текущих погодных условий, но и от условий предыдущих месяцев или лет.

Это одна из причин, по которой исследователи особенно стремились изучить метеорологическую историю событий снижения зелёности. Они хотели выявить характерные погодные паттерны, предшествовавшие нескольким исследуемым событиям.

Выявлены специфические предвестники

Исследователи действительно обнаружили характерные погодные сигналы, возникавшие задолго до событий, — своего рода предвестники побурения с определёнными особенностями для Центральной Европы и Средиземноморского региона. «В целом мы видим, что периоды с малым количеством осадков с необычной частотой возникают за два или три года до событий», — говорит Херманн.

Участившиеся засушливые периоды с явным дефицитом осадков как минимум за два года до событий — самые заметные метеорологические предвестники в обеих зонах. В Средиземноморском регионе частые засушливые периоды могут наблюдаться даже за три года до события. Другие сигналы включают частые периоды повышенных температур как минимум за два года в умеренной зоне. Херманн добавляет: «Перед снижением зелёности лесов в Центральной Европе мы обычно наблюдали два сухих, жарких лета подряд».

Бремя предыдущих лет подтверждено

Выводы исследователей подтверждаются примерами из исследуемых 21 года. Лето 2003 года, очень жаркое и сухое в большей части Европы, почти не оставило крупномасштабных следов на цвете лесов. Однако с 2018 года в Европе наблюдались повторяющиеся крупномасштабные засухи и высокие температуры, приведшие к нескольким случаям обширного побурения.

«Один из ключевых выводов исследования заключается в том, что выявленные погодные сигналы указывают на последствия засухи предыдущих лет и тем самым подтверждают эффект наследия», — отмечает Херманн. Это означает, что одно жаркое и засушливое лето обычно не приводит к немедленному снижению зелёности леса, но может способствовать будущим событиям снижения зелёности с задержкой.

Предвестники, а не прогнозы

Позволят ли эти сигналы-предвестники учёным прогнозировать засуху и побурение лесов в будущем? Исследователи осторожны: «Мы проанализировали события ретроспективно, но не изучали их предсказуемость», — говорит Херманн. Тот факт, что стресс от засухи также косвенно способствует снижению зелёности лесов, провоцируя нашествия короедов и грибковые инфекции, а также лесные пожары, делает прогнозирование в целом затруднительным.

Томас Вольгемут, руководитель исследовательского подразделения «Динамика леса» в WSL и соавтор исследования, считает, что прогнозирование, основанное исключительно на погодных данных, нереалистично. Однако лесной эколог полагает, что новое понимание процесса приведёт к улучшению моделей леса и поможет в профилактических мерах со стороны лесного хозяйства. «Целенаправленный мониторинг погодных условий в течение нескольких сезонов может предоставить ценную информацию о том, вероятно ли преждевременное изменение окраски листьев следующим летом», — говорит он.