森林火灾对水文地质不稳定也是坏消息

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火灾的增加也使它们更容易受到水的侵蚀。因此,为了他们的健康,预防是必要的。

2018 年 6 月 7 日,午餐后,苏萨山谷下游布索莱诺的一些居民可能会想到 多塞内拉, 德·安德烈的歌曲讲述了“带走的黑水”、“厄运”和“苦涩的地层”,看到泥石流从山上落到城市的街道上,拖着树干、巨石,然后是汽车、花园大门和儿童滑梯。由于高海拔地区充满冷空气的地中海低气压,天气变得不稳定,导致了一场局部的强烈风暴,这场风暴一直持续到今天。 在布索莱诺山区. 。那天,那些森林覆盖的山脉,几个世纪以来一直保护着这座城市免受落石和雪崩的侵害, 倾注在全国各地 15000到20000立方米的碎片。

布索莱诺,2018 年 6 月 7 日泥石流的影响 © 意大利气象学会

是因为气候变化吗?无论强度和局部性如何,都很难确切地证明全球变暖与单一风暴之间的联系。然而,气候危机在布索莱诺发挥了作用 起决定性作用. 。八月底 2003 中欧和阿尔卑斯山遭受一场袭击 热浪 这打破了所有历史记录。当年,在布索莱诺山区,一场史无前例的夏季大火 他旅行过 五百公顷 山毛榉森林, ,一种很少受火灾影响的森林物种。然而几年后,森林却能够自行恢复,因为留在地面上的树干虽然被烧毁,但保护了土壤免受侵蚀,为植被的再生创造了条件。但在十月份 2017 一场新的火灾 它燃烧了大约 四千公顷的森林, ,消耗了 2003 年灾难后积累的所有原木,并像在 1200°C 的熔炉中一样“烹饪”布索莱诺上方斜坡的土壤。几个月后,即今年六月 2018, 布索莱诺镇上的泥石流不仅让许多人想起了“多尔塞内拉”,还让很多人想起了 真正的危险 气候危机带来的后果及其所表现出来的不可预测的风险。

火灾使森林更容易受到水土流失

通常情况下, 森林改变了水的运动 以及沿斜坡的沉积物。叶子拦截雨滴并通过蒸散量, ,而森林土壤有利于水的深层渗透。因此 树木的动作 通常会减少沿着斜坡流下并输送到下游水文网络的水量。由于地表径流以及雨水的影响也会加剧侵蚀,导致斜坡上的土壤流失以及水文网络中沉积物的迁移,因此森林的存在有助于 保留肥沃的土壤并减少侵蚀 以及水路固体运输。森林在水文平衡中的有效性取决于许多因素,包括土壤的物理特性、斜坡的坡度以及森林的管理或退化行为(例如 土壤保护干预措施, , 这 砍伐森林, , 这 火灾, , 这城市化)。平均而言,一片森林 减少 与具有相似土壤和坡度的牧场或农田相比,径流和地表侵蚀减少 15-30%。

什么时候 高强度火灾 袭击森林并消除部分植物覆盖,径流和水侵蚀立即增加。这种增加可以 加剧洪水现象 在被烧毁的森林下游的城市和城郊地区,对人员和基础设施造成损害。这些后果的严重程度取决于火灾强度:对于低强度火灾,对树木覆盖的影响有限,而在严重火灾中,树干和树冠几乎完全被烧毁,土壤可能达到非常高的温度(高达 600-800 °C)。一方面,清除垃圾和植被 减少拦截和蒸散, ,从而增加转化为地表径流的降雨量。另一方面,失去了植被保护的土壤, 更容易受到侵蚀 由降雨和水流决定。最后,火释放的热量 改变土壤的性质, ,消耗部分有机物质并使土壤 部分防水, ,因此让水渗透的能力较差。灰烬会堵塞土壤的孔隙,使其更加不渗透,并且可以从斜坡输送到水道。

火灾发生后的第一年, 地中海地区的土壤流失 它可以达到每公顷 50-60 吨的数量级,侵蚀率比农村地区的可容忍值高出五六倍。经过一段时间后,从几个月到几年,根据火灾的强度,径流和侵蚀往往会恢复到火灾前的值,这要归功于 自然恢复 植被的消失和土壤变化或多或少的完全消失。

Incendio pineta Spagna
遭受高强度火灾的松树林(Liétor,卡斯蒂利亚-拉曼恰,西班牙)的图像:a) 完全没有植被的斜坡;b) 将灰烬从斜坡运至水道;c) 坡脚侵蚀严重;d) 火灾发生后立即采用自然工程技术加固斜坡 © Manuel Esteban Lucas-Borja

幸运的是, 可以减少火灾的影响 加快水文条件恢复到火灾前状态。这 美国, , 这澳大利亚 并且,在较小程度上, 西班牙葡萄牙 是所谓“火灾后管理” 在森林环境中,即在干预措施的应用中 水土保持, , 的 森林再生 和的 预防 火灾过后,即使是在非常大的区域内,也能预测未来的火灾。 干预措施 例如重新造林、播种、 覆盖, 、耕作和施工 横向结构 其目标是恢复植被、消除残留燃料、保护土壤免受雨水和水流的侵蚀以及减少沉积物向山谷地区的输送。也是有可能的 干预水道 建筑 小障碍 保留水流输送的沉积物并延缓洪水的蔓延。

Processi idrologici
有或没有管理干预的火灾前后水文过程图

“火后管理”如何对受火灾影响的森林土壤发挥作用

  • 重新造林 增加植物覆盖并改善受火灾影响的土壤的水文特性。然而,森林幼苗 需要时间 成长:完全恢复火灾前的植被覆盖需要数年时间。你还必须 谨慎选择树种 种植:有些树木(例如松树)会增加土壤的防水性,而种植高度易燃的树木会增加未来发生火灾的危险。
  • 那里 覆盖 (覆盖)包括将有机材料(稻草、树叶、碎树皮、刨花)施用于土壤表面,数量约为每公顷 1 至 10 吨。如果正确及时地进行覆盖,覆盖可显着减少地表径流和土壤流失,并 改善土壤质量 由于有机物质、营养素和矿物质的供应。覆盖百分之八十的土壤的处理方法可以 减少 与未处理的地区相比,地表径流增加了百分之五十以上,土壤流失增加了百分之八十九。此外,所施用的材料和生长的植被都会增加湿度,减少蒸发并减轻土壤的温度变化。得益于这些影响, 覆盖 è 变得 使用最广泛的火后土壤保持技术之一 全球。有机残留物在农村环境中很容易发现,并且易于处理,因此处理成本较低。有时,残留物可以通过农业机械或直升机分发,从而使大片烧毁区域能够相对较快地得到处理。一些 缺点, 通过使用来自森林本身的森林残留物(例如木片)可以限制诸如将寄生虫引入森林植物或材料被风吹散的危险,但必须分配更高的剂量。
  • 横向结构 它们是用惰性材料、砾石、石头或木材建造的,将燃烧或未燃烧的树干排列在垂直于斜坡最大坡度的方向上。这些 结构 他们充当 水和沉积物流动的屏障i,保留高达百分之四十的固体材料,具有持久的效果和较低的经济投入。 大约十年后 火灾后,只要保证中长期结构得到充分维护,这些干预措施就可以几乎完全恢复生态条件和土壤良好的水文“功能”。
Ripristino bosco
逐步恢复配备树干屏障的森林斜坡的火灾前状况(西班牙卡斯蒂利亚-拉曼恰利托)© Manuel Esteban Lucas-Borja
  • 土壤耕作技术, 例如梯田,旨在改变斜坡的形态、土壤的特性并增加渗透,但通常不如其他火后处理有效。因此建议采用这些技术 与其他治疗相结合 以提高其有效性。其他技术包括使用网、床垫或天然纤维卷来支持植被的再生以及受火灾影响的斜坡上土壤的稳定。
  • 那里 缰绳结构 在水道中,它会降低水流的速度,有利于洪水带来的沉积物的沉积。在较小的水道中,缰绳由稻草捆、木材或石头(松散或排列在石笼中)制成,很少用混凝土制成。然而,该技术的有效性 这不是最佳的, ,因为水坝可以渗透细小的沉积物和灰烬,并且容易发生故障。此外,材料的存储容量往往会在火灾发生后几年内耗尽。

当然 预防胜于治疗. 。避免森林火灾的点燃和蔓延是避免水文地质不稳定的最有效且成本最低的策略。例如,可以采用 预防技术 激发所谓的 规定火, ,其中包括对植被进行专家和有计划的施火。也就是说,采用精确的要求,使影响最小化并实现管理目标,例如在发生火灾时减少易燃材料的数量。这项在多个国家普遍使用的技术正在逐渐成熟 也在意大利 作为一个 有效的工具 以预防森林火灾。规定的火向地面传输的热量有限,因此不会像烈火那样导致其特性发生重大变化。然而,在特别强烈的应用中,径流和侵蚀现象可能会恶化。在这些情况下,有效的策略包括 将规定的消防行动与及时覆盖相结合 至少在最陡峭的地区,有植物残留物。最近的一张 调查 卡拉布里亚强调,土壤经过规定的火处理,随后被覆盖 覆盖 新鲜蕨类植物 与烧毁但未经处理的地区相比,(很容易在灌木丛中发现)可以减少百分之二十的径流和近百分之八十的土壤流失。

Fuoco prescritto
在橡树林(萨莫,雷焦卡拉布里亚)的试验田中使用规定的火 (a) 并监测径流和水侵蚀 (b) © Bruno Gianmarco Carrà / Demetrio Antonio Zema

计算机模型 用于预测 未来气候变化 预测持续时间会增加 干旱, ,从 平均气温 和的降雨强度 在全球范围内,至少在接下来的八十年里。这将加剧火灾、洪水和水文地质不稳定的风险。那时他们将是 预防技术越来越必要 森林火灾以限制可能出现严重水文和地质风险的地区,以及受火灾影响的森林的土壤保持战略。及时有效的干预可以 防止损坏 防止洪水、山体滑坡和侵蚀,减轻被烧森林下游地区的人民和基础设施面临的危险: 投资和必要的照顾 为了 保护森林 来自自然威胁(例如极端降雨)和人为威胁(例如纵火或疏忽火灾)。这些危险如果不加以解决,将面临 剥夺了我们不可缺少的遗产 生物多样性 和的 生态系统功能 支持我们的生存。

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