なぜ森林を間伐するとより多くの飲料水が得られるのか

積雪はそり、スキー、スノーボードに適したものとして評価されるかもしれません。しかし、斜面を越えると、冬から春に変わるにつれて大量の雪が溶け、川や小川に水を供給し、町や都市、農作物に潤いを与えます。私たちは信じられないほどの水の量について話しています。たとえば、カリフォルニアでは供給量の 30 パーセントをシエラネバダ山脈の積雪から得ています。

しかし、アメリカ西部全域では、気候の急速な変化により、その恵みが困難に陥っている。この地域では現在、雨として降水量が増え、深刻な雪の干ばつに見舞われている。同時に、気温の上昇により景観が乾燥し、雪がすべて溶けると大規模な山火事が発生する可能性があります。消火活動の長い歴史は、問題を解決できなかったということです。火災を素早く鎮火することで乾燥した植物が蓄積し、さらに火に油を注ぐことになりました。

科学者たちは、少なくともワシントン州において、西部の火災と氷の問題を同時に緩和する方法を発見したようだ。カスケード山脈の森林で作業している研究者らは、尾根の南側と北側の斜面に区画を分割し、植生をさまざまな程度に間引いた。たとえば、ポンデローサパインやダグラスファーなどの木は、異なる距離だけ離れて残され、成長がどの程度密集するかを決定した。 (上の画像は最初の風景を示し、下の 2 つは間伐の度合いの違いを示しています。) 塊が形成された後、各プロットの雪の厚さと密度を測定しました。そうすることで、たとえば木々の間隔が 15 フィートのエリアと 30 フィートのエリアの違いを示し、それらの区画をまったく間伐されていない区画と比較することができました。

西部の各州は間違いなく、これらの研究者らが発見したことに興味を持つだろう。つまり、間伐された土地では、何も残されていない地域と比べて積雪量が最大 30 パーセント増加するというものだ。規模を拡大すると、森林 100 エーカーあたりさらに 400 万ガロンの水が必要になることになります。さらに、研究者らは、樹木の間隔が 13 フィートから 52 フィートの間であれば、林業者が同様の利益を得ることができるスイート スポットを特定しました。 「これにより、森林管理者は、そこに生息する種に応じて樹木をより柔軟に管理できるようになります」と、この研究を説明する新しい論文の共著者であるネイチャー・コンサーバンシーの水生生態学者エミリー・ハウ氏は述べた。 (研究が行われた土地は保護団体が所有しています。)

この密度は、人類が出現する前にこれらの風景で自然に起こっていたこと、つまり植物が成長しては枯れ、火口として蓄積していたことを模倣しています。火災を起こすのに必要なのは、一発の落雷だけでした。ワシントン大学の気候影響グループのディレクターで論文の共著者であるスーザン・ディッカーソン・ランゲ氏は、「進路上のすべてを焼き尽くす大規模で壊滅的な山火事のような話ではない。なぜならそれは頻繁に起こったからである」と述べた。 「これらの火災は、下草の一部を自然に取り除きます。すべての木ではなく、一部の木が燃え、まさにこのような斑点のあるダイナミックな状態が残ります。」

その穏やかな生態系リセットは 2 つのことを実現します。現在私たちが直面している、景観を破壊する大規模な火災を防ぐこと、そして新しい植生のためのスペースを作ることで生物多様性を促進することです。これにより、シカなどの草食動物が引き寄せられることになります。先住民族はこのことをよく知っており、自然の山火事のプロセスを模倣するために制御された火傷を使用してきた長い歴史があります。実際、彼らは最近、消防機関にこの種の管理をさらに行うよう促すのに役立っています。

ワシントンでは、これらの研究者はライダーを使った研究を行いました。ライダーでは、飛行機またはドローンが地面にレーザーを発射し、反射したものを測定します。科学者は光の速度を知っているため、ほんの数インチ遠くに移動したレーザーパルスは、異なる高度の測定値として戻ってきます。研究者らは最初に雪のない地域の地図を作成し、次に雪を積んだ地図を作成した。この 2 つを組み合わせることで、1 か所の白いものの深さを非常に詳細に観察できるようになった。 LIDAR は木のてっぺんもマッピングし、植生のスナップショットを提供しました。 「とてもきれいですね。まるで木々すべてにシートをかけたかのようです」とディッカーソン＝ランゲ氏は言う。 「そのため、間伐によって樹冠がどのように変化したか、また間伐によって雪がどのように変化したかを両方見ることができました。」 (雪の密度を把握するにはもう少し作業が必要でした。研究者は実際に現場を訪れ、サンプルを採取する必要がありました。)

これまでの研究では、森林のどこにいるかによって、雪の融解が早まったり遅くなったりする可能性があることがわかっています。たとえば、日陰であればそれは保存されますが、木々は太陽エネルギーを吸収および放射するため、日陰のない場所では太陽エネルギーが溶けてしまいます。カリフォルニア大学農業天然資源学部で気象と山火事を研究している気候科学者ダニエル・スウェイン氏は、「地面に積もった雪は、たとえそれが木々の間の斑点や開いた隙間に不連続であっても、優れた持続放出型水の貯蔵メカニズムとして機能している」と語るが、この研究には関与していない。

全体として、新しい研究では、この特定の森林の間伐が純積雪量の増加につながったことが判明しました。木々が密集していると、樹冠がより多くの雪を遮り、一部は地面に触れずに蒸発してしまうからです。隙間が増えると、より多くの雪が林床に到達し、冬の間蓄積する可能性があります。

それでも、他の地域にも同じことが当てはまるかどうかを解明するには、科学者はさらなる研究を行う必要があるだろう。すべての州に独自の気候があるだけでなく、すべての森林もまたユニークである。そして、同じ森の異なる部分であっても、異なる方法で積雪と相互作用します。 「これが、これが非常に複雑なテーマである理由であり、1つの場所から結果を取り出して、それを一般化し、大規模な空間スケールに適用しようとすることは非常に困難です」と、この研究には関与していないが同様の実験を行っているカリフォルニア大学マーセド校の水文学者サフィーク・カーン氏は述べた。

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興味深いことに、研究者らは北と南の斜面の区画に大きな違いがあることを発見しました。前者ではその増加率が 30 パーセントであったのに対し、後者ではその約半分でした。ディッカーソンランゲ氏は、南向きの斜面は乾燥しやすく燃えやすい傾向にあるため、森林管理者は南向きの斜面でより多くの間伐を行う傾向があると述べた。 「しかし、これらのデータは、北向きの斜面でより大規模でより集中的な間伐を行うことで、より大きな水の利益が得られる可能性があることを示唆しています」とディッカーソンランゲ氏は付け加えた。

気候変動により、アメリカ西部に降る雪の量（カスケード山脈では今後70年間で年間積雪量の半分が失われる可能性がある）、降雪がどれくらい続くか、そして最終的に人間の人口に到達する水の量が劇的に変化するため、ここでの緊急性は本物です。研究者にとって、雪塊は急速に移動するターゲットです。 「最終的には、数十年後には、雪に支配された生態系が雨に支配される段階に移行することになるでしょう。そして今、その力学は異なるものになるでしょう」とスウェイン氏は述べた。 「今年の冬は、残念ながらこの影響がほとんど無関係だった年の良い例です。なぜなら、実際には、そのレベルの積雪はまったく存在しないからです。」