Після катастрофи

Управління пошкодженими пожежами лісами.

Упродовж 2020 року синергічний вплив комплексу несприятливих чинників призвів до найбільших лісових пожеж за всю історію незалежної України. Зважаючи на колосальні площі знищеного та пошкодженого пожежами лісу, вкотре постає проблема ефективного управління пошкодженими лісами, а також планування подальших кроків для відновлення лісів на згарищах.

Посилення антропогенного навантаження на лісові екосистеми на тлі глобальної зміни клімату призвело до підвищення пожежної небезпеки у лісах. Так, навесні 2020 року, синергічний вплив комплексу несприятливих чинників призвів до найбільших лісових пожеж за всю історію незалежної України. Пожежі заподіяли багато лиха: загибель людей, знищення населених пунктів, завдано колосальних екологічних втрат. Зважаючи на це, заходи щодо ефективного збереження й охорони лісів, пом’якшення наслідків особливо великих пожеж набувають пріоритетного значення для лісового сектору України.

Підвищення пожежних ризиків перебуває у фокусі міжнародної наукової спільноти. Розуміючи сучасні виклики, у Європі підтримується робота міждержавних експертних робочих груп, однією з яких є Експертна робоча група щодо лісових пожеж. У 2019 році до цієї групи приєдналася і Україна (представник – С. Сидоренко, с.н.с. лабораторії екології лісу УкрНДІЛГА). Експертна група з лісових пожеж (EGFF) – це консультативний орган, створення якого було ініційоване Європейською Комісією у 1998 році. До групи залучено експертів з-понад 40 країн Європи, Близького Сходу та Північної Африки. Поточна робота EGFF групи зосереджена на розробці уніфікованих критеріїв оцінювання ризиків природних пожеж і зонування ландшафтів за рівнями пожежної небезпеки та рекомендацій щодо управління лісовими ландшафтами, орієнтованого на запобігання пожежам.

Зважаючи на катастрофічні пожежі минулого року та значні ризики виникнення пожеж в Україні (рис. 1), постала необхідність забезпечити ефективне управління величезними площами лісів, що зазнали пошкодження. Важливе значення у такому питанні є планування та проведення заходів щодо пом’якшення наслідків пожеж.

Рис. 1. (А) Щільність джерел вогню у ландшафтах України за даними MODIS (використано дані за період 2006–2020 рр., алгоритм Kernel Density) (Б) Щільність лісових пожеж в Україні у розрізі адміністративних областей (за період 2007–2020 рр. у лісах держпідприємств, що координуються ДАЛРУ)

Науковці УкрНДІЛГА вже понад десять років системно займаються розробкою науково обґрунтованих заходів стосовно підвищення пожежостійкості лісів, оцінювання екологічних та економічних наслідків пожеж, лісовідновлення на згарищах, оцінювання та прогнозування зміни стану насаджень у пошкоджених лісах та оцінювання ризиків появи патологічних процесів у них.

Результатом роботи УкрНДІЛГА за цим напрямком є розроблені практичні рекомендації щодо кожної зі складових управління пошкодженими пожежами лісами. Ці рекомендації надають працівникам лісової галузі вичерпну інформаційну підтримку під час прийняття управлінських рішень:

1. Рекомендації щодо заходів із підвищення пожежостійкості лісів та методика прогнозування їхнього післяпожежного розвитку, 2019.

2. Рекомендації щодо створення лісових культур на великих згарищах, 2014.

3. Рекомендації щодо визначення якісного та кількісного впливу шкідливих комах і збудників хвороб на стан лісових культур, створюваних на великих згарищах, 2017.

Унаслідок лісових пожеж утворюються площі з повністю (згарища) або частково загиблим деревостаном (горільники). У першому випадку лісогосподарські заходи зводяться до суцільного рубання знищених деревостанів, та подальшого забезпечення лісовідновлення на цих ділянках. На горільниках прийняття рішень щодо проведення таких заходів є більш складним.

Необхідною умовою ефективного управління лісами, які пошкоджені пожежами, є розробка та впровадження ефективної системи оцінювання постпірогенного стану насадження та ступеня впливу вогню на інші елементи екосистеми. Не менш важливим є прогнозування ризиків усихання насаджень, подальшого моніторингу стану таких ділянок. Точна діагностика та прогнозування ймовірності всихання дерев після пожежі дозволяє уникнути додаткових втрат, спричинених змінами товарності у пошкоджених насадженнях за рахунок вчасного проведення санітарних заходів та недопущення розвитку осередків усихання в ослаблених пожежами лісах. З іншого боку, дозволяє зберегти насадження, якщо прогнозовані ризики всихання для них є прийнятними. З цією метою науковцями лабораторії екології лісу УкрНДІЛГА розроблено «Рекомендації щодо заходів з підвищення пожежостійкості лісів та методики прогнозування їхнього післяпожежного розвитку».

Картування згарищ за інтенсивністю пошкодження дозволяє заздалегідь оцінити обсяги необхідних заходів із лісовідновлення та визначити потенційні для природного поновлення ділянки з врахуванням ґрунтово-гідрологічних умов, особливостей рельєфу та інтенсивності пожежі. Нині для оперативного оцінювання інтенсивності пожежі та зонування пошкоджених ділянок за рівнями пошкодження прийнятним є застосування методів дистанційного зондування землі (доцільно використовувати дані Landsat 8 та Sentinel-2) (рис. 2) та використовуючи БПЛА. Після первинного картування дані щодо уточнення ступеня ушкодження калібруються за допомогою наземних обстежень.

Рис. 2. Лісові пожежі поблизу Сєверодонецька. Попереднє оцінювання площ згарищ та інтенсивності пошкодження природних екосистем за алгоритмом dNBR, 2020

За алгоритмом dNBR, площа великої пожежі розбивається на зони за інтенсивністю (ступенем пошкодження) пожежі. На ділянках пошкоджених під час верхових пожеж за результатами попередньої класифікації, проводиться розробка згарищ та забезпечується подальше лісовідновлення. На ділянках із меншою інтенсивністю пошкодження, які прогнозовано здатні зберегти життєздатність, проводиться подальше наземне оцінювання стану насаджень та прогнозування їх постпірогенного розвитку.

Лісові пожежі мають значний негативний вплив на ґрунти, сила цього впливу залежить від виду пожежі та її інтенсивності. Пірологічний вплив активізує зміну агрохімічних та мікробіологічних властивостей, водно-температурного режиму ґрунтів, динаміки і особливостей лісотвірних процесів. Кислотність ґрунту різко зменшується. У верхніх шарах значення рН змінюється від кислого до сильно лужного. Під дією високих температур у верхніх шарах ґрунту гине мікрофлора, а в більш глибоких – змінюється її склад, зменшується загальна біогенність ґрунтів, активізуються ерозійні процеси. Тому ці зміни обов’язково мають враховуватися під час лісовідновлення на згарищах, тобто має використовуватися диференційований підхід залежно від виду та інтенсивності пожежі.

Після пожежі можливе стрімке погіршення санітарного стану пошкоджених сосняків, яке призводить до значних економічних збитків, пов’язаних із погіршенням технічних якостей деревини (появою сухості, синяви, заселенням стовбурів ентомошкідниками) та зниженням виходу ділової деревини. На цьому етапі особливо важливим є вчасне проведення рубок, яке має базуватися на прогнозованій ймовірності та величині всихання пошкоджених пожежами сосняків.

Основними типами пошкодження під час пожежі є:

1) опіки хвої та бруньок (крони) під впливом конвективного теплового потоку. Основним індикатором пошкодження є зміна кольору хвої у кроні – дехромація;

2) опік стовбура під час теплового випромінювання унаслідок дії критичної температури на камбій. Основний індикатор пошкодження – нагар на стовбурі. Додатковий індикатор летального рівня пошкодження – «опік тонкої кори», тобто перехід нагару за зону грубої кори (рис. 3);

3) пошкодження коріння дерев. Такий тип пошкодження часто трапляється у пошкоджених лісовими пожежами сосняках, що ростуть у вологих борах, суборах та сугрудах, індикаторами пошкодження слід вважати ступінь вигорання підстилки та оголення кореневих лап (рис. 4).

Рис. 3. Візуальні прояви пошкодження крони дерев під час пожеж. А – пошкодження молодих пагонів та хвої. Б, В – дехромація крони дерев

Для оцінювання постпірогенного розвитку горільників та потенційних можливостей їх відновлення нині фіналізується розробка трирівневої системи прогнозування всихання пошкоджених лісів та моніторингу їх стану: рівень деревостану – прогнозування частки (обсягу) відпаду залежно від величини та типу пошкодження (пошкодження крони, стовбура чи кореневих систем) та таксаційних характеристик насадження; індивідуальний рівень – оцінювання ймовірності відпаду кожного з дерев у насадженні; дистанційний рівень – моніторинг стану пошкоджених пожежами ділянок упродовж 6 років після пожежі методами дистанційного зондування Землі.

Рис. 4. Індикатори пошкодження: стовбура (А) та кореневих систем (Б). Зона переходу товстої кори у тонку (В)

Рівень насадження. Підходи до прогнозування постпірогенного відпаду на рівні насадження базуються на використанні результатів прогностичних моделей, які у вигляді вхідних даних використовують характеристики пожежонебезпечного сезону, ступінь вигорання ЛГМ, ступінь пошкодження дерев у насадженні та таксаційні характеристики пошкодженого насадження. Розрахунки відпаду проводять для ділянок однорідних за рівнем пошкодження. Альтернативою використання моделей є застосування критеріїв та індикаторів летального рівня пошкодження для насаджень різних вікових груп згідно з розробленими лабораторією лісової екології Укр­НДІЛГА «Рекомендацій щодо заходів з підвищення пожежостійкості лісів та методики прогнозування їхнього післяпожежного розвитку».

За допомогою запропонованих вище підходів «на льоту» генеруються нормативні таблиці з прогнозованими обсягами відпаду для кожної пошкодженої ділянки індивідуально. На основі цих таблиць робиться висновок щодо призначення лісівничих заходів: проведення вибіркової чи суцільної санітарної рубки, залежно від обсягу обрахованого відпаду.

Індивідуальний рівень

Якщо за попередніми розрахунками (рівень насадження) прогнозований рівень відпаду є незначним, відбір дерев, що прогнозовано загинуть, здійснюється на основі прогнозування ймовірності всихання кожного з дерев індивідуально.

Таким чином кожне пошкоджене насадження і кожне дерево у насадженні отримує свій унікальний «рецепт».

Дистанційний рівень

Як відомо, на тривалість та інтенсивність післяпожежного відпаду впливає низка додаткових чинників. Кожна ділянка пошкоджена низовими пожежами береться на облік (у вигляді полігона з геоприв’язкою) на період до 6 років. Адже впродовж цього періоду в ослаблених пожежею деревостанах можуть проявитися вторинні патологічні процеси: поява осередку шкідників чи хвороб лісу. Для кожної ділянки забезпечується подальший моніторинг стану, що дозволяє у короткий час зреагувати на зміни стану насадження. Вчасне виявлення таких осередків дозволяє оперативно провести відповідні лісівничі заходи. Виявлення змін стану насаджень (рис. 5) забезпечується за допомогою аналізу колекцій космознімків Sentinel-2 або Landsat-8 за попередньо розробленим алгоритмом.

Після цього виконується рендеринг мапи та відображається інтенсивність прояву патологічного процесу (рис. 5). Нині цей підхід тестується, доопрацьовується та узгоджується з даними наземних обстежень.

Рис. 5. Формування осередку всихання. А – космознімок 22 червня 2017 року. Б, В – утворення осередку всихання, липень 2019 року

Упродовж пожежонебезпечного періоду 2020 року Україна зіткнулася з безпрецедентними за масштабами лісовими пожежами. Ці пожежі виникли на тлі кліматичних аномалій, які є проявами глобальної зміни клімату. Подібні тенденції відзначають і в інших країнах, тобто збільшується частота виникнення особливо великих лісових пожеж. Прогнозовано, що аналогічні аномальні умови, за яких підвищуються ризики виникнення пожеж, будуть повторюватися дедалі частіше. Тому, крім удосконалення системи охорони лісу від пожеж та боротьби з ними, мають застосовуватися науково обґрунтовані методи управління пошкодженими лісами.

Сергій СИДОРЕНКО,
лабораторія екології лісу
УкрНДІЛГА,
фото автора
та Володимира Ворони,
“Лісовий і мисливський журнал”