Satellitter afslører modtagelighed for tørvemarksbrand

Når store områder med kulstofrig jord brænder, ilden udsender enorme mængder kulstof til atmosfæren og skaber en tyk dis, nogle indbyggere i Sydøstasien kender alt for godt. I 2015 disen fra tørvebrande var dødelig, ansvarlig for mere end 100, 000 for tidlige dødsfald i Indonesien, Malaysia og Singapore.

På grund af hvordan de akkumulerer organisk materiale i lange perioder, uforstyrrede tørveområder betragtes som et af de mest effektive naturlige økosystemer til kulstoflagring. Så store brande har store omkostninger for menneskers sundhed og bæredygtighed.

"Selvom de kun dækker 3 procent af verdens landareal, tørveområder anslås at indeholde 21 procent af verdens kulstof i jorden, " sagde Stanford University ph.d.-kandidat Nathan Dadap, hovedforfatter på en ny undersøgelse, der korrelerer jordfugtighed med brandsårbarhed i tørveområder.

For at forstå brandmodtagelighed i asiatiske tørveområder, hvor flammer er steget i omfang og alvorlighed i løbet af de sidste 30 år på grund af ændringer i arealanvendelsen, videnskabsmænd udviklede en ny tilgang til måling af jordfugtighed ved hjælp af et tidligere undervurderet værktøj:satellitdata.

Da tropiske tørveområder findes i sumpe, hvor jorden kan skjules af tæt vegetation, det blev anset for umuligt at bruge satellitdata til overvågning af jordfugtighed. Ved at udvikle en alternativ algoritme, Stanford-forskere har for første gang vist, at analyse af fjernmålingsdata kan afsløre jordfugtighed i denne region, som igen kan bruges til at forudsige brandrisiko. Forskningen dukkede op i Miljøforskningsbreve 9. sept.

"Dette viser tydeligt potentialet til at føre til forbedrede brandforudsigelser, " sagde medforfatter Alexandra Konings, en assisterende professor i jordsystemvidenskab ved Stanford's School of Earth, Energi- og miljøvidenskab (Stanford Earth). "Mere forskning er nødvendig, men det åbner døren til en ny måde at finde ud af langsigtede politikker for håndtering af brandrisikoen på tørvemarker."

Forskere analyserede data fra NASA Soil Moisture Active Passive (SMAP) missionen under 2015 El Niño og fandt ud af, at udskiftningen af ​​tropiske skove med palmeolie og akacieplantager gjorde det muligt at måle jordfugtigheden i denne region. Analyserne viser, at tørrere jord op til 30 dage før en brand korrelerede med et større afbrændt areal. Mens nedbør i øjeblikket bruges som en indikator for brandrisiko i regionen, jordfugtighed er den mest direkte måde at vurdere den risiko på.

"Problemet med at bruge nedbør som indikator er, at det ikke tager højde for de lokale forhold, " sagde Dadap. "Hvis et område har drænkanaler, og et andet ikke har, men du har stadig den samme mængde nedbør, den med kanaler stadig vil have en meget højere risiko for brande. Det er derfor, vi mener, at inddragelse af jordfugtighed kan være en vigtig målestok for at fange forholdene på jorden."

Kulstofdræn eller fossilt brændstof?

Når brande starter i tørveområder, og jorden er tør nok, flammer der kan hurtigt komme ud af kontrol, forårsager dis med vinden i de tætbefolkede byer Jakarta og Singapore og indvarsler langsigtede klimapåvirkninger, der påvirker hele planeten.

"I 2015 tørvebrande, Næsten den samme mængde kuldioxid blev frigivet som Indiens samlede årlige kulstofemissioner fra fossile brændstoffer, " sagde Dadap.

Næsten 95 procent af tørvearealerne i denne region på Sumatra, halvøen Malaysia og Borneo er blevet forringet - en faktor, der øger modtageligheden over for udbredte brande - men disse ændringer i arealanvendelsen gjorde det også muligt for forskerne at bruge satellitdata til at måle jordens fugtighed. Deres nye tilgange til fortolkning af satellitdataene fungerer muligvis også i andre tørveområder, hvor jorddækket giver mulighed for nøjagtig måling af jordfugtighed, sagde Dadap.

Mens politiske beslutningstagere har udtrykt en vis interesse for at implementere vandspejlsbaserede forvaltningspolitikker i området, målinger for at skabe sådanne retningslinjer ville skulle ske på stedet - en proces, der ville være ekstremt arbejdskrævende for en så stor region og umulig i nogle områder, ifølge Konings. Den tilgang, der er brugt i denne undersøgelse, viser værdien af ​​at bruge satellitdata til en mere detaljeret forståelse af tørvelandshydrologi.

"Dette viser, at hensynet til hydrologiske faktorer ud over blot det almindeligt citerede grundvandsspejl i denne region - faktorer som jordfugtighed eller kanaler, der kan være lettere at kortlægge end et grundvandsspejl - kunne være relevant for at undgå brandudfald, " sagde Konings.

Laboratorie links

Mens man udforsker forholdet mellem brandmodtagelighed og jordfugtighed i tørveområder, Dadap henvendte sig til laboratoriebaseret forskning for at understøtte beviser. Satellitdataanalysen viste, at brændte områder var meget større, når jorden var under en vis jordfugtighedsværdi. En laboratorieundersøgelse fra 1990'erne viste ligeledes, at antændelse af tørveprøver var meget mere sandsynligt under samme værdi.

"Det var nok det mest chokerende fund, siden vi målte jordfugtighed fra satellitten - det var en helt anden metode end denne laboratorie-antændelsesundersøgelse, " sagde Dadap. "Det var en behagelig overraskelse at have en uafhængig sammenligning, der ser ud til at matche rigtig godt."