4.2. Erdészet

Ebben a fejezetben az erdők és az éghajlat kapcsolatáról adunk rövid áttekintő képet. Ennek keretében bemutatjuk az erdők éghajlatmódosító hatását, illetve a változó éghajlat szerepét az erdők fajeloszlásának módosulásában. Betekintést adunk az erdők szénmegkötésébe, külön kitérve a növekvő mennyiségű légköri szén-dioxid erdők általi megkötésére. Röviden összefoglaljuk az erdőket érő károk típusait, mely meghatározza az erdők kiterjedésének változását. Részletesebben kitérünk ezek közül a legjelentősebbre, az erdőtüzekre, és ezek éghajlatmódosító hatásaira. Végül pedig röviden vázoljuk az erdőtüzek detektálásának leghatékonyabb eszközét, a műholdas távérzékelés idevonatkozó adatforrásait.

4.2.1. Az erdők éghajlatmódosító hatása

Az erdők jelentős hatást fejtenek ki mind a légkör, mind a talaj hő- és vízforgalmára. Az erdők albedója alacsony, ezért a beérkező napsugárzás relatíve nagy hányadát nyelik el. Jelentős forrásai a légköri vízgőznek, hiszen a fák mélyre lenyúló gyökerei révén párologtatásra akkor is képesek, amikor a talaj felsőbb rétegei már szárazabbak. A vízzel jól ellátott erdő a párologtatáson keresztül jelentős mértékű hűtőhatást fejt ki. Számottevő az erdők csapadékfelfogó képessége is (intercepció). Kisebb intenzitású csapadék esetén a visszatartott csapadék legnagyobb része a légkörbe párolog, így a talajra kevesebb csapadék érkezik. Az érdességet megnövelve az erdők módosítják a légáramlást, csökkentik a felszínközeli szélsebességet. Az erdőknek a levegő tisztításában is nagy szerepük van, hiszen port, nehézfém vegyületeket, kén-dioxidot, nitrogén-oxidokat, freonokat és ezek származékait kiszűrik, a levelek felületén megkötik (Szász és Tőkei, 1997). Az erdők éghajlatmódosító hatásai közé sorolhatjuk azt is, hogy jelentős mennyiségű szenet kötnek meg fotoszintézisük révén, így csökkenteni képesek a légköri szén-dioxid mennyiségét.

4.2.2. Az erdők szénmegkötése

A Föld szárazföldjeinek mintegy 31%-át borítják erdők. Ezek az ökoszisztémák az alattuk lévő talajjal együttesen közelítőleg 1200 Gt (Gt: gigatonna=109 tonna) szenet tartalmaznak, mely közel másfélszerese a légkör jelenlegi széntartalmának (kb. 762 Gt). Így az erdőknek jelentős szerep jut a szén fotoszintézis útján történő megkötésében. Különösen fontos ez az üvegházhatású gázok antropogén eredetű koncentrációnövekedése miatt jelentkező globális éghajlatváltozás szempontjából, hiszen a szénmegkötéssel az erdők hozzájárulnak a fosszilis tüzelőanyagok égetéséből keletkező légköri szén-dioxid többlet csökkentéséhez.

Az ún. C3 fotoszintetikus mechanizmussal rendelkező növények esetén a jelenlegi légköri szén-dioxid szint mellett a fotoszintézis nem szén-dioxid telített. Ez azt jelenti, hogy növekvő légköri szén-dioxid koncentráció esetén a fotoszintézis által felvett szén-dioxid mennyisége kimutathatóan növekszik, ha más környezeti feltételek nem változnak. Emiatt sok erdőre igaz, hogy az állomány életkorának függvényében a produktivitásuk növekszik a növekvő légköri szén-dioxid szinttel párhuzamosan.

Számos tanulmány megerősítette már, hogy az aktívan kezelt erdők sokkal gyorsabban és hatékonyabban nyelik el a szén-dioxidot, mint a nem kezelt erdők. A folyamatosan emelkedő szintű légköri szén-dioxid fákra, erdőkre gyakorolt hatása (mely nagyobb szénmegkötést és produktivitást eredményezhet) azonban még ma sem ismert elegendő mértékben (Körner et al., 2005), hiszen a természetben előforduló folyamatokat sokkal több tényező befolyásolja, mint amelyeket a laboratóriumi kísérletek során figyelembe lehet venni. A befolyásoló tényezők közül a legfontosabbak a hőmérséklet, a csapadék, a fotoszintetikusan aktív sugárzás, a talaj tápanyagtartalma (ásványi nitrogén, foszfor, stb.) és a troposzferikus ózon koncentrációja. Vagyis a fentiek közül bármelyiknek a növény számára kevéssé kedvező értéke akár gátolhatja is az emelkedő szén dioxid szint miatt feltételezett produktivitás-növekedést. Ráadásul minden fafajnak és fajtának más és más környezeti feltételek az ideálisak, így az eredmények semmiképp sem általánosíthatók globálisan az erdőkre. További fontos tényező a faállományok kora is, mivel az emelkedő szén-dioxid szint melletti növekvő produktivitás a fák korának függvénye, és elsősorban a fiatalabb fákra jellemző. Ennek megfelelően az eddigi laboratóriumi kísérletek (pl. FACE, Free Air CO2 Enrichment) eredményeinek valódi erdőkre vonatkozó érvényessége megkérdőjelezhető (Karnovsky et al., 2007).

Az erdők által sok-sok év alatt megkötött szén azonban erdőtüzek során pár óra alatt újra visszakerülhet a légkörbe. A szénmegkötés folyamata nagyon lassú, és ez az értékes folyamat akár emberi eredetű beavatkozás, akár természetes hatásra nagyon könnyen és gyorsan visszafordítható (Körner, 2003).

4.2.3. Az erdőket érő növekvő kár

A Föld erdőségeit a terjeszkedő emberi népesség és gazdaság világszerte nagy sebességgel és látványosan alakítja át. Ugyan nem közvetlen, de szintén emberi hatásnak tekinthetők a globális éghajlatváltozás által okozott erdőkárok. Ide elsősorban a megnövekedett gyakoriságú extrémebb aszályhelyzeteket sorolhatjuk, mely nem feltétlen alacsonyabb mennyiségű csapadék miatt alakulhat ki, hanem akár a magasabb hőmérséklet hatása is lehet. Ez egyértelmű stresszként éri a növényeket, és számos más következményt von maga után. Ilyen például, hogy a meleget, illetve szárazságot kevésbé toleráló fajok eltűnnek, és helyüket más fafajok, vagy akár füves puszták veszik át. Szintén meg kell említeni a kártevők által okozott erdőveszteséget is, mely a megváltozott éghajlati körülmények mellett fokozatosan növekszik, ahogy egyes kártevők számára kedvezőbbé válnak a környezeti feltételek. A legjelentősebb méretű erdővesztést azonban a természetes és mesterséges erdőtüzek okozzák, erről majd a 4.2.6.-4.2.8. alfejezetekben részletesebben esik szó.

4.2.4. Az erdők kiterjedésének változása

Az erdők a Föld szárazföldi területének ~31%-át borítják több mint 4 milliárd hektáros területen (FAO, 2010). Ez az érték évről évre egyre csökken az erdőirtások miatt, folyamatosan lassuló intenzitással. Az erdők kiterjedése 2000 és 2010 között évenként 5,2 millió hektárral csökkent. Az ipari forradalom óta a legnagyobb léptékű erdőirtások az 1990 es években történtek. Míg Afrikában, Dél-Amerikában és Óceánia területén továbbra is csökken az erdőterület, addig a természetes folyamatoknak és a helyes erdőgazdálkodásoknak, erdőtelepítéseknek köszönhetően jelenleg Európában és Ázsiában növekszik az erdők kiterjedése. Ehhez hasonlóan az utóbbi időben Magyarországon is évről évre folyamatosan gyarapszik a faállomány.

Összességében az erdők minősége és egészségi állapota sajnos folyamatosan romlik világszerte. Az erdők folyamatos vesztéséért nemcsak az erdőirtások felelősek, hanem az erdőtüzek is, melyek sok területen egyre gyakoribbak és súlyosabbak a globális éghajlatváltozással járó magasabb hőmérsékletek és intenzívebb aszályok miatt. Így lett Kanadából, a harmadik legnagyobb erdőséggel bíró országból – mely korábban szénnyelő volt – a légkör szempontjából szénforrás (Earth-Policy, 2009a).

4.2.5. Az éghajlatváltozás hatása a fafajok eloszlására

Az erdő és az éghajlat közötti kapcsolat a fafajok eloszlását is befolyásolja, hiszen a fafajok előfordulási területe erősen függ a csapadéktól és a hőmérséklettől. Ezért a globális klímaváltozás következtében a fafajok előfordulási területe is módosulni fog. Egyes fajok a sarkok felé, a hegyvidékeken pedig a magasabb tengerszint feletti területek felé „vándorolnak”, mely már jelenleg is megfigyelhető. Más fajok akár ki is halhatnak, ha nem képesek kellően gyorsan adaptálódni a megváltozott éghajlati feltételekhez. Tekintve, hogy egyes fafajok akár több száz évig is elélhetnek, ez idő alatt nagymértékű éghajlati változásokhoz kellene adaptálódniuk. Az erdőhatár sarkok felé tolódása világszerte komoly ökológiai és társadalmi problémákat okozhat (Mátyás, 2010). Összefogással és stratégiai felkészüléssel segíteni lehet egyrészt a veszélyeztetett populációk megmentését, másrészt a várható éghajlati viszonyoknak jobban ellenálló, pl. szárazságtűrő fafajok elterjesztését. A globális éghajlatváltozás következtében várhatóan meg fog változni az erdők földrajzi eloszlása, összetétele és produktivitása is. E hatások egyaránt lehetnek pozitívak vagy negatívak – az adott térség földrajzi elhelyezkedésének függvényében.

Egyes vizsgálatok szerint hazánkban a várható klímaváltozással (mely a jelenleginél súlyosabb aszályhelyzetekkel járhat) határozottan rosszabbodnak a faállományok növekedésére vonatkozó feltételek. Ennek megfelelően 50 év múlva a bükkerdők kiterjedése várhatóan jelentősen lecsökken, míg a kocsánytalan és csertölgyes erdőké megnő, ennek eredményeképpen az országot az erdős-sztyepp klíma fogja jellemezni (Führer et al., 2011).

Mint láttuk, az erdők – és tágabb értelemben a szárazföldi ökoszisztémák – szerepe az egész Földre vonatkozó éghajlati rendszerben jelentős az energiamérlegen, a szén-, nitrogén- illetve vízcikluson keresztül. Ennek ellenére az éghajlattal kapcsolatos vizsgálatokban mégsem szerepelnek megfelelő súllyal. A hamarosan megjelenő ötödik IPCC helyzetértékelő jelentésben már várhatóan olyan eredmények is lesznek, melyek az erdőket és azoknak az éghajlattal való kapcsolatát is figyelembe veszik elsősorban a szénmegkötés kapcsán, amely pozitív vagy akár negatív visszacsatolást is jelenthet az éghajlatváltozás vonatkozásában.

4.2.6. Az erdőtüzek klimatológiája

Az év minden napján erdő- és bozóttüzek ezrei égnek világszerte. A tűz egy természetes és fontos folyamat sok ökológiai rendszerben: letarolja az adott területet, visszaforgatja a szerves anyag egy részét a talajba, és segíti bizonyos fajok szaporodását, terjeszkedését. Ami első közelítésben pusztításnak tűnik, az a természetes folyamatok esetén új élet kezdetét jelenti.

Az erdő- és bozóttüzek megjelenéséhez három alapvető feltétel egyidejű jelenléte, illetve bekövetkezése szükséges: éghető vegetáció, az égést elősegítő környezeti feltételek, és egy, a gyulladást létrehozó folyamat. Az éghajlat mind a három feltételt meghatározza vagy befolyásolja valamilyen módon. Ennélfogva az éghajlat és az éghajlati övezetesség alapjaiban meghatározza a létrejövő tűzeseteket.

A természetes eredetű erdő- és bozóttüzek azokon az éghajlatokon a leggyakoribbak, melyek kellően nedvesek a vegetáció létrejöttéhez, és ahol az év során előfordulnak száraz, meleg periódusok is. Ilyen terület például Ausztrália, Délkelet-Ázsia, Dél-Afrika és a Mediterrán térség. Az éves átlagos tűzesetszámok műholdas adatok alapján készített globális térképét mutatja be a 4.3. ábra, mely egyaránt tartalmazza az erdő- és bozóttüzeket. Mivel a magas páratartalom gátolja a gyulladást és lassítja a tűz terjedését, ezért közvetlenül a trópusi esőerdőkre kevésbé jellemző a természetes eredetű erdőtűz. Továbbá az is jól látható, hogy a trópusi esőerdők pereme és a szavannás területek mellett jelentősek még a boreális erdőket érintő tűzesetek is. A 4.4. ábra azt mutatja, hogy a tűzesetek az adott térségben melyik hónapban fordultak elő a legnagyobb gyakorisággal.

Az éves átlagos tűzesetszámok globális térképe műholdas adatok alapján.

4.3. ábra. Az éves átlagos tűzesetszámok globális térképe műholdas adatok alapján (Bowman et al., 2009 nyomán)

A tűzesetek maximális számban előforduló hónapjainak globális térképe műholdas adatok alapján.

4.4. ábra. A tűzesetek maximális számban előforduló hónapjainak globális térképe műholdas adatok alapján (Giglio et al., 2006 nyomán)

Míg Európa túlnyomó részében csökkent az erdő- és bozóttüzek gyakorisága a XX. század során (ezzel megnövelve az erdők szénfelvételét), addig egyes területeken évről évre több tűzeset fordul elő. Ilyen a Mediterrán-térség, ahol az 1980-as évtized évi ~30 ezer tűzesetéhez képest 2000 és 2006 között évente ~50 ezer tűzeset fordult elő. A teljes leégett területek mérete azonban nem nőtt a hatékony tűzoltásnak köszönhetően. Az Európát sújtó 2003-as extrém nyári hőhullám során kb. 650 ezer hektárnyi erdő égett le az egész kontinensen, ez az éves összérték rekordnak számít. Ha a jövőbeli melegedés tovább folytatódik, a 2003-ashoz hasonló forró és száraz nyarak, még gyakrabban fordulhatnak elő, ezzel drámaian megnövelve az erdő- és bozóttüzek esélyét.

Magyarországon is számos erdő- és bozóttűz alakul ki minden évben, melynek hátterében gyakran az extrém meteorológiai körülmények, illetve emberi gondatlanság vagy szándékos gyújtogatás áll. A hőség, a csapadékszegény időjárás, az alacsony relatív páratartalom és az erős szél fokozza az erdő- és bozóttüzek létrejöttének valószínűségét. Mind a meteorológiai paraméterek, mind a tűzesetek száma szempontjából a 2007-es év hazánkban rendkívül szélsőséges volt. A csapadékszegény június-júliust egy súlyos hőhullám követte, melynek hatására az ország számos területén (pl. Budapesten, Pilisszentivánon és Kunfehértón) Dél-Európához hasonlóan erdő- és bozóttüzek alakultak ki. A Kunfehértónál keletkezett erdőtűz képeiből a 4.5. és a 4.6. ábrán mutatunk be kettőt. 2007 augusztusáig az országban közel 2400 hektárnyi erdő esett áldozatául a tűznek.

Erdőtűz Kunfehértónál, 2007. július 25-27.

4.5. ábra. Erdőtűz Kunfehértónál (2007. július 25-27., Fotó: Magyarországi Mentőcsoportok Szövetsége, Forrás: www.langlovagok.hu)

Erdőtűz Kunfehértónál, 2007. július 25-27.

4.6. ábra. Erdőtűz Kunfehértónál (2007. július 25-27., Fotó: Magyarországi Mentőcsoportok Szövetsége, Forrás: www.langlovagok.hu)

Az erdőtűz-veszély előrejelzéséhez a meteorológiai feltételeken alapuló különféle empirikus indexeket vezethetünk be. Például az Angström-féle erdőtűz index vagy a Chandler-féle égési index a léghőmérséklet és a relatív nedvesség értékeit veszi figyelembe (Bussay és Bihari, 1998). Ezeken kívül az aszályosságot és a szélsebességet is számításba veszi a McArthur-féle erdőtűz index, melyet Ausztráliában dolgoztak ki.

4.2.7. Az erdőtüzek hatásai és kapcsolatuk az éghajlattal

Az erdő- és bozóttüzek jelentős hatást fejtenek ki a környezetre mind lokális, mind globális szinten. Az általuk kibocsátott üvegházhatású gázokon és aeroszol részecskéken (pl. korom) keresztül fontos szerepük lehet a globális éghajlatváltozásban. Az erdőégetésekből évente mintegy 0,65 milliárd tonna (=0,65×1012 kg) szén kerül a légkörbe (Bowman et al., 2009). A szén-dioxid mellett meg kell említeni a szintén üvegházhatású metánt és a dinitrogén-oxidot is, melyek mennyisége szintén megnövekszik az erdőtűz hatására.

A leégett területnek megváltozik az albedója, melynek eredményeképpen kevesebb sugárzást nyel el, s ezzel tovább fokozva a tűz éghajlatmódosító hatását. Ráadásul a tűz által elpusztított vegetáció egy ideig egyáltalán nem lesz képes a szén légkörből való kivonására és megkötésére. A tűzesetek összességében pozitív visszacsatolásként hatnak az éghajlati rendszerre: az erdőirtásokból származó szén-dioxid kibocsátás a teljes, globális megnövekedett sugárzási kényszernek akár 19%-át is adhatják az ipari forradalom előtti állapothoz képest (IPCC, 2007).

Az erdőtüzek természetes és antropogén eredetűek is lehetnek. A tűzesetek előfordulási területei és következményei a történelem folyamán jelentősen megváltoztak a népesség növekedésével, az erdőirtásokkal, valamint adott térségben új fajok betelepítésével. A melegedési tendencia, illetve az erdő- és bozóttüzek között mára már egyértelműen bizonyított a szoros kapcsolat. Például az Amerikai Egyesült Államok nyugati részén az erdőségekben meghosszabbodott a tűzesetek éven belüli időszaka, mely összhangban áll a térség növekvő hőmérsékletével (Westerling et al., 2006). Hasonlóan az is kimutatható, hogy a globális éghajlatváltozás megnövelte Kanada tűzeseteinek gyakoriságát. Az erdőtüzek által szénnyelőből szénforrássá vált Kanada és Alaszka erdőségeit a melegedés miatt az eddigieknél sokkal inkább veszélyeztetik egyes kártevő férgek és bogarak. Egyrészt a melegedés miatt ezek a kártevők jobban terjednek, másrészt a szárazság miatt lecsökken a fák védekezőképességének hatékonysága. E kettős hatás következtében tömérdek elpusztított faanyag marad hátra – tüzelőanyagként szolgálva az erdőtüzeknek.

Az El Niño jelenségek során fellépő regionális aszályok Ázsiában és Amerikában nagy erdőtüzeket válthatnak ki, melyek így hozzájárulhatnak a jelenségek során fellépő magas szén-dioxid szint növekedéshez a légkörben (IPCC, 2007). Az 1997 1998-as El Niño által okozott nagy aszályok jelentős méretű leégett erdőségeket eredményeztek Délkelet-Ázsiában és Dél-Amerikában, rendre közel 9 és 10-15 milliárd dollár gazdasági veszteséget okozva (Bowman et al., 2009).

A globális klímaváltozásnak köszönhetően várhatóan módosulni fog az erdő- és bozóttüzek földrajzi eloszlása (Krawchuk et al., 2008), melynek jelentős hatásai lesznek a földi ökológiai rendszerekre. A globális melegedés nagyobb, intenzívebb tüzeket eredményezhet, melyek oltása esetenként nehezebbé válhat. Ennek következtében a tűzesetek nagyobb területeket érinthetnek és nagyobb mennyiségű szén-dioxid-kibocsátáshoz vezethetnek. Például Délkelet-Ausztráliában az éghajlatváltozás hatására 2050-re megháromszorozódhat a súlyosabb erdő- és bozóttüzek kockázata. A jövőben valószínűsíthető melegedő éghajlat Alaszkában 2050-re, Észak-Kanadában 2100-ra duplázná meg a leégett területek kiterjedését (Earth-Policy, 2009b).

4.2.8. Az erdőtüzek műholdas detektálása

A tűzesetek detektálására és monitorozására a legalkalmasabbak a műholdas távérzékelés által nyújtott adatok, melyekkel globálisan észlelhetők a tűzkipattanáshoz közel álló száraz területek, az aktívan lángoló területek, a parázsló tüzek, a leégett területek, illetve a füst és a nyomgázok kibocsátása. Ezen vizsgálatokra számos jelenleg is működő műholdas szenzor adatai érhetők el, például: NOAA/AVHRR, GOES, Landsat/ETM+, TOMS, TRMM/VIRS, Terra/MODIS és Aqua/MODIS, vagy ERS/ATSR. A mérés hátterében a felszín hőmérsékleti infravörös kisugárzásának érzékelése áll, ahol a szenzorok akár a 0,01-0,1 hektár kiterjedésű aktív tűzeseteket is érzékelni képesek.

A Tűz világatlasza (World Fire Atlas, 2013) elnevezésű adatbázis tartalmazza a vegetációs tűzeseteket, melyet az Európai Űrügynökség (ESA) ERS/ATSR és az Envisat/AATSR műholdas adatai alapján gyűjtöttek össze (Mota et al., 2006). Az adatbázis 1996 óta tartalmazza a tűzesetekre vonatkozó információkat, melyeket éjszakai adatok alapján hoztak létre. Ezzel ugyan számos, a műholdas mérést zavaró hatás kiszűrhető, de nem lehet figyelembe venni a rövid, csak nappalra korlátozódó eseményeket, illetve a boreális térségek nyári tűzeseteit.

2000 óta az aktuális és archív tűzesetek tíznapos kompozitképek formájában a NASA űrbázisú MODIS szenzorának adatai alapján is elérhetők (Giglio et al., 2006; MODIS Rapid Response, 2013). Az utóbbi idők egyik legnagyobb görögországi erdőtüzeiről (melyek 2007-ben pusztítottak) és azok füstfáklyáiról készült valós színezésű MODIS műholdképet mutatunk be a 4.7. ábrán.

Erdőtüzek Görögországban, 2007.08.25., Aqua/MODIS felvétel.

4.7. ábra. Erdőtüzek Görögországban (2007.08.25., Aqua/MODIS felvétel, Forrás: ELTE)