Long-Term Wildfire Exposure of North American Lakes: Watershed Burning and Smoke Plumes

إن بحيرات أمريكا الشمالية هي أكثر من مجرد خلفيات خلابة؛ فهي محركات حيوية للكوكب، توفر مياه الشرب، وتدعم حياة متنوعة، وتدعم الاقتصادات المحلية. لعقود من الزمن، راقب العلماء كيف تعيد حرائق الغابات تشكيل الأرض، لكن القصة المتعلقة بكيفية تأثير هذه الحرائق على المياه ظلت غير مكتملة. نحن نعلم أنه عندما تحرق النار الأرض المحيطة بالبحيرة، يمكنها غسل الرماد والتربة في الماء، مما يغير كيمياءه. ومع ذلك، هناك طريقة أخرى أقل وضوحاً تصل بها الحرائق إلى الماء: عبر الهواء. يحمل الدخان جزيئات دقيقة، ومواد مغذية، ومواد كيميائية لمئات الأميال، منتقلاً فوق مناظر طبيعية لم تشهد لهبًا قط. ومع ازدياد حجم حرائق الغابات وتكرارها، برز سؤال حاسم: هل تتغير البحيرات بشكل أساسي بسبب الحرائق التي تحرق جيرانها المباشرين، أم بسبب سحب الدخان الهائلة التي تجتاح القارة؟

تقدم دراسة جديدة تمتد لستة عشر عامًا إجابة حاسمة على هذا السؤال. رسم الباحثون خريطة لتاريخ حرائق الغابات والدخان عبر ما يقرب من مليون بحيرة في كندا والولايات المتحدة، من عام 2008 إلى عام 2024. ووجدوا أنه بينما زادت المساحة الإجمالية للأرض المحروقة بفعل النار، ظل عدد البحيرات التي تحترق الأراضي المحيطة بها ثابتًا نسبيًا وغير متوقع. وفي المقابل، انفجر عدد البحيرات التي تغطيها سحب الدخان. فما كان في السابق حدثًا نادرًا لمعظم البحيرات أصبح تجربة شبه عالمية. وتكشف الدراسة أن الدخان هو الآن الطريقة المهيمنة لتأثير حرائق الغابات على المياه الداخلية، حيث يؤثر على عدد أكبر من البحيرات لفترات أطول مما قد يفعله الحرق المباشر للأرض.

بدأ الباحثون بالنظر في النطاق الشامل للنيران في القارة. منذ عام 2008، زادت المساحة الإجمالية المحروقة كل عام، مدفوعة بشكل كبير بزيادة في الحرائق داخل الغابات ذات خطوط العرض العليا، لا سيما تلك الواقعة شمال خط عرض 50 درجة. هذه الغابات الشمالية تحترق بكثافة وتكرار أكبر، وهو تحول غير طبيعة الدخان نفسه. تنتج حرائق الغابات دخانًا أكثر بكثير لكل فدان مقارنة بالحرائق في الأراضي العشبية أو الشجيرية لأن الأشجار تحتفظ بمزيد من الوقود وتحترق لفترة أطول. وهذا يعني أن انتقال الحرائق نحو الشمال في هذه الغابات الكثيفة يولد سحب دخان ضخمة تسافر مسافات بعيدة.

وعندما فحص الفريق كيفية ملامسة هذا النشاط الناري للبحيرات، ظهر تباين واضح. لقد تتبعوا عدد البحيرات التي تحترق فيها النيران مباشرة داخل أحواض تصريفها — وهي مساحة الأرض التي تصب مياهها في بحيرة معينة. ورغم ارتفاع إجمالي نشاط الحرائق، فإن عدد البحيرات التي تشهد احتراقًا مباشرًا لم يتبع اتجاهًا تصاعديًا مستمرًا. في أي عام، يوجد حوالي 25,000 بحيرة لديها حريق في أحواضها، لكن هذا الرقم يتذبذب بشدة. ففي بعض السنوات، نرى 7,000 بحيرة فقط متأثرة، بينما نرى في سنوات أخرى ما يقرب من 63,000 بحيرة. والاكتشاف الرئيسي هو أنه حتى عندما يكون موسم الحرائق قياسيًا، فإن ذلك لا يضمن احتراق المزيد من البحيرات بجوار النيران مباشرة. فالنيران ببساطة لا تضرب المواقع المحددة التي توجد فيها البحيرات بنمط ثابت.

تتغير القصة تمامًا عند النظر في الدخان. فقد عدّ الباحثون عدد الأيام في كل عام التي تعرضت فيها البحيرة لغلاف من الدخان. في عام 2008، تعرض حوالي 1.6 بالمائة فقط من البحيرات، أي حوالي 16,000 بحيرة، لأكثر من 20 يومًا من الدخان. وبحلول عام 2023، ارتفع هذا العدد بشكل هائل إلى 88 بالمائة، أو حوالي 866,000 بحيرة. كما امتد موسم الدخان نفسه؛ فبين عامي 2008 و2017، استمرت الفترة التي غطى فيها الدخان آلاف البحيرات بانتظام حوالي 165 يومًا. أما بين عامي 2018 و2024، فقد توسعت تلك النافذة إلى 208 أيام، حيث بدأت في وقت مبكر من الربيع وانتهت في وقت متأخر من الخريف. وخلال هذا الموسم الممتد، زاد متوسط عدد البحيرات الواقعة تحت تأثير الدخان يوميًا بنسبة تقرب من 80 بالمائة.

لهذا التحول تداعيات عميقة على فهمنا لتأثير الحريق على المياه. تُظهر الدراسة أن التهديد لم يعد مقتصرًا فقط على احتراق الأرض حول البحيرة، بل يتعلق بأن الغلاف الجوي نفسه أصبح نظام توصيل لآثار الحريق. يحمل الدخان الرماد والمواد المغذية والملوثات عبر آلاف الأميال، ويودعها في البحيرات البعيدة تمامًا عن اللهب. وهذا يعني أن البحيرة في منطقة لا تشهد حرائق نشطة يمكن أن تتغير كيميائيًا بسبب حريق يحترق على بعد مئات الأميال. وأشار الباحثون إلى أن البحيرات المعرضة لهذا الدخان تميل إلى التواجد في ارتفاعات أعلى، وتقع في مناطق أو في اتجاه الرياح من المناطق الجبلية والغابية حيث تشيع هذه الحرائق الضخمة.

كما أن شدة هذا التعرض تتغير أيضًا. وبينما يظل الاحتراق الشديد لحوض البحيرة — حيث تحترق أكثر من نصف الأرض — حدثًا نادرًا، فإن التعرض الشديد للدخان أصبح أمرًا شائعًا. في عام 2023، تعرضت بعض البحيرات للدخان لأكثر من 150 يومًا. وتشير الدراسة إلى أن هيمنة الدخان المتزايدة هذه مرتبطة بنوع الحريق الذي يقود هذا الاتجاه. فالحرائق التي تنتقل نحو الغابات الشمالية تنتج انبعاثات تزيد بمقدار 20 ضعفًا لكل وحدة مساحة مقارنة بالحرائق في المناطق الجنوبية الأكثر جفافًا. ولأن هذه الحرائق الشمالية تحترق بكفاءة أقل، حيث غالبًا ما تكتفي بالاحتراق البطيء (التفحم) بدلًا من اللهب المتوهج، فإنها تطلق المزيد من المواد الجسيمية والكربون الأسود في الهواء، مما يخلق سحبًا كثيفة ومستمرة تغطي الآن بحيرات القارة.

وقد توخى الباحثون الدقة في الإشارة إلى حدود بياناتهم؛ حيث تتبع تحليلهم وجود سحب الدخان في طبقات الجو العليا، والتي رصدتها الأقمار الصناعية، بدلًا من قياس التركيز الدقيق للدخان عند سطح الماء. ورغم أن وجود سحابة في الأعلى لا يعني دائمًا ترسب دخان كثيف على سطح البحيرة، إلا أنه يشير إلى أن البحيرة تحت تأثير انبعاثات الحريق. وحتى بدون الترسيب المباشر، فإن وجود الدخان فوق البحيرة يمكن أن يغير مقدار ضوء الشمس الذي يصل إلى الماء ويغير درجات حرارة السطح، وكلاهما أمر بالغ الأهمية للحياة داخل البحيرة.

يعيد هذا العمل صياغة فهم التأثيرات الناجمة عن حرائق الغابات. لسنوات، كان التركيز ينصب على التبعات المباشرة لاحتراق حوض مائي. وتُظهر البيانات الجديدة أن القصة الحقيقية أوسع نطاقًا وأكثر استمرارًا. إن تأثير حرائق الغابات على البحيرات في أمريكا الشمالية لم يعد حدثًا محليًا يقتصر على ندبة الحريق؛ بل هو ظاهرة قارية يقودها الغلاف الجوي. ومع استمرار اشتداد حرائق الغابات وانتقالها نحو الشمال، فمن المرجح أن يستمر الدخان الذي تنتجه في توسيع نطاق وصوله، مما يؤثر على جودة المياه والبيولوجيا والكيمياء في البحيرات البعيدة جدًا عن خطوط النار. وهذا يشير إلى أن حماية هذه الموارد المائية ستتطلب النظر إلى ما وراء حواف الأرض المحروقة وفهم المسارات الواسعة وغير المرئية التي تربط النار والسماء والماء.