Pożary roślinności są źródłem emisji dużych ilości gazów śladowych oraz aerozolu atmosferycznego na całym globie. Emitowane związki wpływają zarówno na jakość powietrza, powodując zagrożenia zdrowia ludzi, jak również na równowagę radiacyjną atmosfery. Wyniki licznych badań jednoznacznie wskazują, że liczba pożarów w ostatnich dekadach wzrosła, a ich częstotliwość i intensywność mogą zwiększać się w przyszłości ze względu na dodatnie sprzężenie zwrotne, związane ze zmianami klimatu. Większa liczba pożarów z kolei przełoży się najprawdopodobniej na zwiększone emisje aerozolu pochodzącego ze spalania biomasy i tym samym na wzrost znaczenia jego roli w atmosferze. 

Częstotliwość, nasilenie i czas trwania pożarów wzrasta na całym świecie, co zwiększa potrzebę zrozumienia skutków zdrowotnych narażenia na pożary. Ryzyko pożarów wzrasta w ekstremalnych warunkach, takich jak susza, fale upałów i podczas silnych wiatrów. Dym z pożarów jest mieszaniną niebezpiecznych zanieczyszczeń powietrza, takich jak cząstki stałe, związki azotu, węglowodory aromatyczne, i in. Pożary wpływają również na klimat, uwalniając do atmosfery duże ilości gazów cieplarnianych: dwutlenku węgla, tlenku węgla i metanu. Wraz ze zmianami klimatycznymi prowadzącymi do wyższych temperatur i suchszych warunków oraz rosnącą urbanizacją obszarów wiejskich, sezon pożarów zaczyna się wcześniej i kończy później. Pożary stają się coraz bardziej ekstremalne pod względem powierzchni, czasu trwania i intensywności. Poważnie zakłócać mogą również działanie wielu sektorów gospodarczych, takich jak transport, komunikacja, zaopatrzenie w wodę, usługi energetyczne i gazowe.

W ostatnich latach nad terytorium Polski obserwowane były liczne przypadki daleko i średnio-zasięgowego transportu aerozolu pochodzącego ze spalania biomasy. Napływ aerozolu emitowanego z pożarów w Ameryce Północnej, na Syberii, na Ukrainie, w Europie Północno-Zachodniej (Francja, Niemcy, Szwecja, Norwegia), a przede wszystkim w Europie Południowej (Portugalia, Hiszpania, Grecja) skutkował znacznymi zmianami własności atmosfery. Część tych przypadków została przeanalizowana (np. Markowicz et al, 2016, 2021), jednak prace te dotyczyły jedynie pojedynczych epizodów i wybranych aspektów detekcji i wyznaczania własności aerozolu pochodzącego ze spalania biomasy. Nadal brakuje jednak kompleksowego, długookresowego studium tego tematu dla obszaru Polski. 

Według danych statystycznych Europejskiego Systemu Informacji o Pożarach Lasów (EFFIS) w latach 2011-2020 najwyższy wskaźnik pożarów w Europie miała Chorwacja, gdzie średnia powierzchnia jednego pożaru przekraczała 56 ha, podczas gdy w Serbii było to 28 ha, a w Macedonii 21 ha. Z kolei w Hiszpanii i Portugalii średnia powierzchnia pożaru przekraczała nieco 7 ha. W tym czasie w Polsce średnio każdego roku występowało 7400 pożarów. Nasz kraj jest na 10. miejscu pod względem średniej powierzchni rocznej ulegającej spaleniu, która wynosi 3600 hektarów rocznie, oraz na 18. miejscu pod względem średniej powierzchni spalonej jednego pożaru, która wynosi 0,5 hektara. Podczas pożaru Biebrzańskiego Parku Narodowego w 2020 roku  spłonęło około 4,5 tys. hektarów szuwarów i ok. 1 tys. hektarów lasów. Dla porównania w roku 2003, kiedy warunki pogodowe ekstremalnie sprzyjały pożarom, na Syberii spaleniu uległo około 20 mln hektarów lasu. 

Nie trzeba sięgać daleko pamięcią, by przypomnieć sobie katastrofy, takie jak pożar na Rodos w Grecji w lipcu 2022 roku, który spowodował wysiedlenie 30 000 osób albo pożar Pedrógão Grande w 2017 roku w Portugalii, w którym zginęło 66 osób. Coraz więcej krajów europejskich doświadcza bardzo wysokiego lub ekstremalnego ryzyka pożarów lasów. W ostatnich latach stały się one również bardziej dotkliwe w krajach Europy Środkowej, Wschodniej i Północnej. Rok 2018 był szczególnie zły pod tym względem dla Szwecji, która doświadczyła wtedy bardzo wysokiego zagrożenia pożarowego na 49% swojego terytorium, a w bieżącym roku odpowiednio na 14%. Był to rekord ostatnich pięciu dekad. 

Szczęśliwie istnieją dalej miejsca w Europie, w których bardzo wysokie ryzyko pożaru lasu jest rzadkością. W Szwajcarii, Norwegii, Irlandii i Finlandii od 1971 roku występuje bardzo niewielki obszar zagrożony pożarem. Jednak w innych krajach coraz większa część populacji jest narażona na bardzo wysokie lub ekstremalne ryzyko. Bułgaria osiągnęła poziom ponad 70% swojego terytorium na bardzo wysokim lub wyższym poziomie ryzyka w 2022 roku, w porównaniu do 23% pięćdziesiąt lat wcześniej. To samo dotyczy Belgii, Francji, Niemiec, Albanii i Luksemburga, gdzie dotknięte terytorium wzrosło z poniżej 25% w 1971 roku do ponad 50% w 2022 roku.

Wzrosła jednak nie tylko liczba ludności dotkniętej ryzykiem, związanym z pożarami lasów. W niektórych krajach europejskich występuje również więcej dni o bardzo wysokim ryzyku pogodowym. Na przykład w Albanii ryzyko pogodowe związane z pożarami nie tylko zwiększa swój obszar, ale także intensywność. W krajach Europy Środkowej i Wschodniej, takich jak Węgry, Mołdawia, Rumunia i Serbia, w ciągu ostatnich 50 lat wzrosła liczba dni bardzo wysokiego ryzyka. Naukowcy nie mają wątpliwości, że istnieje bezpośredni związek między wzrostem zagrożenia pożarowego w Europie Centralnej a wzrostem aktywności pożarów w ostatnich latach. Biolog Ondřej Sedláček z Uniwersytetu Karola w Pradze podaje za przykład sytuację w Czechach: "Czekają nas większe skrajności. Na przykład będą dłuższe susze, fale upałów lub silniejsze wiatry. Oczekuje się zatem, że warunki klimatyczne będą bardziej ekstremalne.”

Według "Advance Report on Forest Fires in Europe, Middle East and North Africa 2022" Wspólnego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej (JRC), Rumunia miała w 2022 roku najgorszy rok pod względem powierzchni spalonej w ciągu ostatniej dekady, tracąc w wyniku pożarów około 162 518 hektarów, czyli więcej niż spłonęło w tym samym roku w Hiszpanii. Większość tych pożarów miała miejsce w marcu. Dane programu Copernicus obejmujące lata 1971 i 2022 pokazują, że bardzo ekstremalne ryzyko pojawiło się wiele lat temu w niektórych częściach Morza Śródziemnego, ale rośnie od przełomu wieków. Na przykład Hiszpania w 2022 roku pobiła swój własny rekord pod względem największego terytorium o bardzo wysokim ryzyku (55%). To samo wydarzyło się w Portugalii (43%) i w Grecji w 2021 roku (37%). Ścisły związek między ekstremalnymi warunkami pogodowymi a wielkoskalowymi pożarami jest oczywisty, jak wynika z najnowszego raportu Światowego Funduszu na rzecz Przyrody (WWF) w Hiszpanii.

Jak te postępujące pożary, związane ze zmianą klimatu, wpływają na jakość powietrza nad Europą Centralną i równowagę radiacyjną atmosfery? Na to pytanie stara się odpowiedzieć dr Olga Zawadzka-Mańko wraz z zespołem, w ramach realizowanego grantu badawczego NCN 2023-2026 pt. “Wpływ aerozolu pochodzącego z pożarów biomasy na fizyczne własności atmosfery, budżet radiacyjny i jakość powietrza nad Europą Centralną”. Jedna z głównych trudności w wyznaczaniu wpływu tego typu aerozolu na własności fizyczne atmosfery wiąże się z faktem, że jego własności zależą od wielu czynników, takich jak m.in. rodzaj spalanej biomasy, długość transportu, czy warunki meteorologiczne.

Zakres badań dr Olgi Zawadzkiej-Mańko obejmuje następujące aspekty: częstotliwość występowania pożarów na półkuli północnej; transport aerozolu nad Europę Centralną; własności aerozolu w pionowej kolumnie atmosfery; zmienność pionową własności optycznych i mikrofizycznych; wpływ na radiację w Europie Centralnej; wpływ na jakość powietrza oraz własności termodynamiczne w warstwie granicznej. 

W pierwszej części projektu analizowane są długoterminowe zmiany częstotliwości występowania pożarów na półkuli północnej. Następnie wyznaczone zostanie prawdopodobieństwo transportu aerozolu pochodzącego ze spalania biomasy nad Europę Centralną. W kolejnym etapie badań przeprowadzona zostanie szczegółowa analiza własności optycznych aerozolu emitowanego podczas spalania biomasy. Informacje na temat pionowego rozkładu własności aerozolu zostaną uzyskane z obserwacji wykonywanych z wykorzystaniem balonu, drona oraz lidaru. 

Następnie, w celu wyznaczenia sezonowej i rocznej zmienności budżetu radiacyjnego oraz profili grzania, związanych z obecnością aerozolu pochodzącego ze spalania biomasy, wykorzystane zostaną dane zebrane w poprzednich fazach projektu, jak również modele transferu radiacyjnego. Na koniec zbadany zostanie wpływ aerozolu pochodzącego z pożarów na zmiany właściwości termodynamicznych w planetarnej warstwie granicznej oraz parametrów jakości powietrza. 

Przeprowadzone przez zespół dr Olgi Zawadzkiej-Mańko obliczenia pozwolą określić do jakiego stopnia aerozol ze spalania biomasy wpływa na zmiany klimatu obserwowane na obszarze Europy Centralnej. Zebrane dane mogą być również użyteczne do parametryzacji aerozolu w modelach transportu, a tym samym pozwolą na ulepszenie prognoz jakości powietrza przede wszystkich dla Europy Centralnej, gdzie zanieczyszczenie powietrza jest nadal wysokie.

Konsultacja naukowa:
dr Olga Zawadzka-Mańko

Zdjęcie w tle: wizualizacja średniej grubości optycznej aerozolu pochodzącego z pożarów (smoke AOD) dla lat 2003-2022, dla miesięcy letnich (czerwiec-wrzesień). Obliczenia i wizualizacja wykonane przez dr Olgę Zawadzką-Mańko na podstawie danych pochodzących z reanalizy NAAPS (https://www.nrlmry.navy.mil/aerosol/).

Zdjęcia w galerii: średnia liczba pożarów w wybranych rejonach obliczona dla lat 2001-2022. Analiza i wizualizacja wykonana przez dr Olgę Zawadzką-Mańko na podsawie danych pochodzą z detektora MODIS umieszczonego na satelitach Terra i Aqua (Active Fire Product https://modis-fire.umd.edu/).

Linki:
https://www.who.int/health-topics/wildfires?gclid=Cj0KCQiAj_CrBhD-ARIsAIiMxT-08ObbJW5h6wNwDLbA70wm4r8xbk-AZYHU5ft7naL1mtZHcrv3948aAvjtEALw_wcB#tab=tab_1 
https://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/lasy-na-swiecie-plona-coraz-czesciej-a-jak-wyglada-sytuacja-w-polsce
https://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/syberia-w-ogniu-pozary-napedzaja-tajanie-zmarzliny
https://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/pozary-i-zmiana-klimatu-to-skomplikowane-208
https://www.europeandatajournalism.eu/cp_data_news/the-share-of-europes-territory-at-high-risk-of-fire-has-doubled-in-the-last-50-years/
https://www.europeandatajournalism.eu/wildfires-in-europe/ 
https://www.euronews.com/tag/wildfires 
https://effis.jrc.ec.europa.eu/