Troposfera

Wiadomości podstawowe

Pożary lasów

Pożary są naturalnym zjawiskiem na naszej planecie. Wywołują je długie susze lub uderzenia pioruna i służą one regeneracji roślinności. Dziś jednak większość pożarów jest sztucznie powodowana przez ludzi, zwłaszcza w regionach tropikalnych.

Pożary wywoływane przez ludzi mogą być konsekwencją nieostrożności lub złośliwości. Często jednak powodem jest zaplanowana i zorganizowana zmiana użytkowania ziemi. Zwłaszcza w regionach tropikalnych duże obszary wilgotnych lasów są wypalane aby pozyskać ziemie uprawne.

Wielkie pożary zniszczyły ogromne obszary w indonezyjskich lasach równikowych w 1997 r.

Zdjęcie na ryc. 1 pokazuje zanieczyszczenie powietrza zarejestrowane przez satelitę TOMS nad Indonezją i Oceanem Indyjskim 22 października 1997 r. Kolor biały oznacza aerozole (dym), które dostały się do atmosfery bezpośrednio ze spalania biomasy i pozostały w pobliżu terenów objętych pożarami. Kolory: zielony, żółty i czerwony pokazują wzrastające ilości ozonu troposferycznego (smog) przenoszonego w kierunku zachodnim przez wiatry wiejące w wyższych warstwach atmosfery. Ozon nie tworzy się bezpośrednio w czasie pożaru. Powstaje wskutek utleniania związków organicznych w obecności dużych ilości tlenków azotu (NO i NO₂). Tlenki azotu tworzą się zaś w płomieniach pożarów.

Jak więc widzimy pożary nie tylko zmieniają krajobraz, ale także skład chemiczny powietrza.

Co jest emitowane do atmosfery w czasie pożarów?

Emisje ze spalania biomasy zawierają składniki gazowe:
dwutlenek węgla CO₂,
tlenek węgla CO,
tlenki azotu NO_x (= NO + NO₂),
metan (CH₄), jak również większe węglowodory,
oraz składniki stałe, zwłaszcza organiczne i sadza.

Spalanie biomasy jest istotnym elementem globalnego bilansu atmosferycznego CO i NO_x. Ponadto, jeśli palą się stare lasy, zawierające duże ilości biomasy, emitowane są duże ilości CO₂. Natomiast naturalne pożary sawann nie zawsze są źródłem emisji CO₂, gdyż sadza jest częściowo zatrzymywana w postaci osadu na powierzchni ziemi i trawa rosnąc na nim pobiera i zużywa CO₂. Wytworzył się tam zatem rodzaj naturalnej równowagi, która niestety jest zakłócana przez gospodarkę.

Przykład: tlenek węgla (CO)

Wykres kołowy na ryc. 3 pokazuje źródła tlenku węgla występującego w atmosferze, w skali globalnej [Tg = milion ton].

Dominuje spalanie biomasy:
A: procesy technologiczne = 400 Tg CO / rok
B: spalanie biomasy = 748 Tg CO / rok
C*: biosfera na lądzie = 100 Tg CO / rok
D: Oceany = 13 Tg CO / rok

*głównie gleby (rozpad szczątków roślinnych); raport IPCC z 1996 r. szacuje emisje CO z oceanów i gleb łącznie na 80-360 Tg CO / rok.

Około 20% globalnych emisji tlenku azotu pochodzi z pożarów lasów. Ponieważ NO_x odgrywa ważną rolę w tworzeniu się ozonu troposferycznego – wysokie stężenia ozonu pojawiają się zazwyczaj w obszarach objętych pożarami.

Zmiany użytkowania ziemi

Jeśli lasy, rosnące w danym miejscu przez setki lat, są wycinane w celu pozyskania ziemi uprawnej albo wybudowania miasta, to oznacza to, że ludzie niszczą naturalne pokrycie danego terenu i powodują nieodwracalną zamianę materii organicznej na CO₂. Taki proces nazywamy zmianą użytkowania ziemi. Szczególnie intensywnie przebiega on w lasach równikowych np. w Afryce czy Brazylii, gdzie prowadzi się liczne badania na ten temat. Przyjrzyjmy się pracom terenowym prowadzonym w prowincji Rondônia (Brazylia).

4. Punkt pomiarowy w prowincji Rondônia (Brazylia) oraz obraz satelitarny z satelity LANDSAT (po prawej stronie)
zdjęcie: Greg Roberts

Obraz satelitarny na ryc. 4 pokazuje lokalizację punktu pomiarowego (strzałka) w pd. części środkowej Niziny Amazonki oraz masową deforestację (czyli wylesianie) tego regionu. Deforestacja rozpoczęła się tam około 25 lat temu, po tym jak w 1968 r. oddano do użytku autostradę Cuiabá-Porto Velho. Przybywający osadnicy rozpoczęli wycinanie lasu i doprowadzili do wytworzenia się typowego układu przestrzennego nazywanego “rybim szkieletem”, widocznym na zdjęciu satelitarnym (ryc. 5).

5. Zdjęcie satelitarne pokazujące obszary leśne i wylesione w miejscu badań (objaśnienia w tekście).
zdjęcie: Jacques Descloitres, MODIS Land Rapid Response Team / NASA visible Earth
Proszę kliknąć na rycinę aby zobaczyć ją w powiększeniu! (70 K)  

Pożary w Rondônii występują w czasie suchej pory roku (czerwiec-listopad). Ryc. 6 pokazuje porównanie między majem 1999 r. (górna część ryciny, wilgotna pora roku) a wrześniem 1999 r. (dolna część ryciny, sucha pora roku). Widoczna różnica staje się zrozumiała gdy spojrzymy na dołączone mapy. Kolory: czerwony i żółty oznaczają pożary. Badacze zebrali aerozole na filtry w czasie obu pór roku. Podczas gdy filtr dla wilgotnej pory roku pozostaje czysty po zakończeniu okresu pomiarowego (zdjęcie w kwadracie po lewej stronie, górna część ryciny), to filtr badany po okresie występowania pożarów jest cały czarny od sadzy i materii organicznej (zdjęcie w kwadracie po lewej stronie, dolna część ryciny).
90% emisji CO₂ spowodowanych zmianami użytkowania ziemi pochodzi z takich właśnie pożarów lasów.

Zajrzyj także na te strony!

Więcej informacji na temat rozmiarów i procesów chemicznych związanych z pożarami lasów na stronie:
Troposfera – Więcej- część 2 - pożary
Dodatkowe informacje na temat pożarów w Europie na stronie:
Klimat i rolnictwo - podstawy - część 3 

O tej stronie:

Autor: dr Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Moguncja, Niemcy
1.  Recenzent: Dr. Jörg Trentmann, University of Washington, Seattle, USA - 2003-02-21
2.  Recenzent: Dr. Pascal Guyon, Max Planck Institute for Chemistry, Moguncja, Niemcy - 2003-05-10
Konsultacja dydaktyczna: Michael Seesing - Uni Duisburg, Niemcy - 2003-07-02
Ostatnia aktualizacja: 2004-05-16
Tłumaczenie na język polski: dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków