Alhaisen vakavuuden tulipalot vaikuttavat maaperään enemmän kuin aikaisemmin uskoi

Anonim

Tieteenharjoittajat ja resurssitehtävät ovat jo kauan pitäneet vähäpätöisten luonnonvaraisten tulipalojen ja määrättyjen palovammojen olevan vaarattomia maaperälle, mutta tämä ei ehkä ole, uusi tutkimus osoittaa.

Kalifornian yliopiston, Mercedin (UCM) ja Desert Research Institutein (DRI) ryhmän kaksi uutta tutkimusta osoittaen pienitehoiset palovammat, joissa palo liikkuu nopeasti ja maaperän lämpötila ei ylitä 250oC (482oF), aiheuttaa vahinkoa maaperän rakenteeseen ja orgaaniseen ainekseen tavalla, joka ei ole välittömästi tulipalon jälkeen.

"Kun sinulla on vakava tulipalo, poltat orgaanisen aineksen maaperästä ja vaikutukset ovat välittömiä", totesi kahdesta tutkimuksesta vastaava johtaja Teamrat Ghezzehei ja ympäristön maaperän fysiikan apulaisprofessori UCM: ssä. "Vähän vakavassa tulessa orgaanista ainesta ei polteta eikä näkyviä tuhoja ole heti, mutta polttaminen heikentää maaperän rakennetta, ja ellei tule palaamaan myöhemmin ja tarkkailemaan maata huolellisesti, et huomaisi vahinkoa. "

DRI-tutkija Markus Berli, ympäristötieteiden apulaisprofessori, kiinnostui tutkittaessa tätä ilmiötä vierailessaan Elyn, Nevin lähellä sijaitsevaa poltettua aluetta vuonna 2009, jossa hän teki odottamattoman havainnon siitä, että ennalta määrätty, oli aiheuttanut maaperän rakenteiden vaurioita poltetulla alueella. Hän ja useat DRI: n kollegat suorittivat seurannan tutkimuksen toisesta valvotusta poltosta alueella ja huomasivat, että maaperän rakenne näytti olevan hieno heti tulipalon jälkeen, mutta heikkeni viikkojen ja kuukausien aikana. Berli liittyi sitten Ghezzeheiin ja UCM: n tiimiin, johon kuului jatko-opiskelija Mathew Jian ja apulaisprofessori Asmeret Asefaw Berhe, tutkimaan edelleen.

Maaperä koostuu suurista ja pienistä mineraalihiukkasista (sora, hiekka, siltti ja savi), jotka orgaaninen aine, vesi ja muut aineet sitovat yhteen aggregaattien muodostamiseksi. Kun maaperän aggregaatit altistuvat vakaviin tulipaloihin, orgaaninen aine palaa, muuttaa maaperän fyysistä rakennetta ja lisää eroosion riskiä poltetuilla alueilla. Alhaisen vakavuuden alueilla, joissa orgaanista ainesta ei tapahdu merkittäviä tappioita, joukkue kysyi, onko maaperän rakenne heikentynyt toisella prosessilla, kuten maaperän kerääntymisen aikana veden kiehumisella?

UCM-DRI-tiimissä toukokuussa 2018 julkaistussa tutkimuksessa UCM-DRI -tiimi selvitti tätä kysymystä käyttämällä maaperänäytteitä Mariposan maakunnasta Kalifiasta peräisin olevasta palamattomasta metsäalueesta ja palamattomasta pensaasta Clarkin piirikunnassa, Nevissa, vaikutusten analysoimiseksi alhaisen vakavuuden tulipaloista maaperän rakenteessa. He lämmittivät maaperän aggregaatteja lämpötiloihin, jotka simuloi vakavan palon (175 oC / 347oF) olosuhteita 15 minuutin aikana, ja etsivät sitten maan sisäisen huokospaineen ja vetolujuuden muutoksia (voiman,).

Kokeessa he havaitsivat, että maaperän aggregaattien huokospaine nousi huipulle, kun vettä keitettiin ja höyrystettiin, sitten pudotettiin, kun maaperän aggregaattien väliset siteet rikkoutuivat ja höyry pakeni. Vetolujuusmittaukset osoittivat, että kosteammat maaperän aggregaatit olivat heikentyneet enemmän kuin kuivemmat maaperänäytteet tämän prosessin aikana.

"Tuloksemme osoittavat, että vähärasvaisten tulipalojen tuottama lämpö on todella riittävä maaperän rakenteen vaurioitumisen kannalta ja että vahinko on pahempi, jos maaperä on märkä", Berli selitti. "Tämä on tärkeitä tietoja resurssien hoitajille, koska se tarkoittaa, että ennalta määrätyt palovammat ja muut tulipalot, jotka tapahtuvat kosteampina aikoina, voivat olla haitallisia maaperälle kuin kuumien aikoina esiintyvien tulipalojen aiheuttamat palot." Seuraavaksi tutkimusryhmä kysyi, mitä tämän rakenteellinen hajoaminen oli orgaanisessa aineessa, jota maaperän rakenne suojaa normaalisti. Maaperän orgaaninen aine koostuu pääasiassa mikrobeista ja hajoavista kasvien kudoksista ja edistää maaperän yleistä vakautta ja vesipitoisuutta.

Toisessa tutkimuksessa, joka julkaistiin heinäkuun lopulla Frontiers in Environmental Science -tieteellisessä tiedekunnassa, UCM-DRI -tutkimusryhmä teki simuloituja poltinkokeita heikentääkseen maaperän aggregaattien rakennetta ja testasti maaperää erilaisten orgaanisten orgaanisten aineiden laadun ja määrän muutoksiin 70 päivän aikana.

He havaitsivat, että maaperän kuumentaminen johti orgaanisen hiilen vapautumiseen ilmakehään hiilidioksidina viikkojen ja kuukausien aikana tulipalon jälkeen ja havaitsi jälleen, että kosteissa maissa oli suurimmat hajoamistasot. Orgaanisen hiilen menetys on tärkeä useista syistä, Ghezzehei selitti.

"Orgaanisen aineksen menetykset maaperästä ilmakehään vaikuttavat suoraan ilmastonmuutokseen, koska hiili vapautuu hiilidioksidina", Ghezzehei sanoi. "Orgaaninen aine, joka on kadonnut tulipalojen takia, on myös tärkein ravinteiden ravinto maaperän mikro-organismeille, ja se on liima, joka pitää maaperän aggregaatit yhteen, kun menetät rakenteen, siellä on paljon muita asioita, jotka tapahtuvat. Esimerkiksi tunkeutuminen hitaammin, saat enemmän valumia, sinulla on eroosiota. "

Vaikka tutkimusryhmän havainnot osoittivat useita haitallisia tulipalovaikutuksia maaperään, vähäisyyteen kohdistuvat metsäpalot ja määrättyjen palovammojen tiedetään hyödyttävän ekosysteemejä muilla tavoin - kierrättämällä ravintoaineita takaisin maaperään ja päästäkseen eroon esimerkiksi kasvaneesta kasvillisuudesta. Ei ole vielä selvää, vaikuttavatko näihin alhaisen vakavuuden tulipaloihin kohdistuvat negatiiviset vaikutukset suurempia positiivisia, Berli sanoo, mutta ryhmä toivoo, että niiden tutkimustulokset auttavat ilmoittamaan maanomistajille, kun he käsittelevät metsäpalot ja suunnitellaan määrättyjä palovammoja.

"Ajoitetuissa ja puolikorkeissa tiloissa on hyvin vähän polttoainetta, ja siksi tulipalot ovat yleensä lyhytaikaisia ​​ja suhteellisen alhaiset huippulämpötilassa", Ghezzehei sanoi. "Toisin kuin kuumilla tulipaloilla ja jotka polttavat päivinä ja viikoina, joita näemme uutisissa, nämä näyttävät hyviltä, ​​ja me yleensä kohtelemme niitä sellaisina. Teoksemme osoittavat, että vähäpätöisyydet eivät ole niin vaarattomia kuin ne voivat näyttää."

menu
menu