Satellitdatapost viser klimaændringernes indvirkning på brande

"Varmt og tørt" er kodeordene for store brande. På få sekunder, en gnist under varme og tørre forhold kan sætte gang i et inferno, der spiser tykt, udtørret vegetation og næsten alt andet på dens vej. Mens enhver ild har brug for en gnist for at antænde og brændstof for at brænde, varme og tørre forhold i atmosfæren spiller en væsentlig rolle for at bestemme sandsynligheden for, at en brand starter, dens intensitet og den hastighed, hvormed den spreder sig. I løbet af de sidste mange årtier, efterhånden som verden er blevet mere og mere opvarmet, så har det potentiale til at brænde.

Siden 1880, verden er blevet opvarmet med 1,9 grader Fahrenheit, med de fem varmeste år nogensinde fundet i de sidste fem år. Siden 1980'erne, naturbrandsæsonen er blevet længere over en fjerdedel af verdens bevoksede overflade, og nogle steder som Californien, brand er blevet næsten en risiko året rundt. 2018 var Californiens værste naturbrandsæson nogensinde, i hælene på en ødelæggende brandsæson i 2017. I 2019, skovbrande har allerede brændt 2,5 millioner acres i Alaska i en ekstrem brandsæson drevet af høje temperaturer, som også har ført til massive brande i Sibirien.

Uanset om det er startet naturligt eller af mennesker, brande verden over, og de resulterende røgemissioner og brændte områder er blevet observeret af NASA-satellitter fra rummet i to årtier. Kombineret med data indsamlet og analyseret af videnskabsmænd og skovforvaltere på jorden, forskere ved NASA, andre amerikanske agenturer og universiteter er begyndt at sætte fokus på samspillet mellem brande, klima og mennesker.

"Vores evne til at spore brande på en samordnet måde gennem de sidste 20 år med satellitdata har fanget store tendenser, såsom øget brandaktivitet, i overensstemmelse med et opvarmende klima på steder som det vestlige USA, Canada og andre dele af skove på den nordlige halvkugle, hvor der er rigelige brændstoffer, " sagde Doug Morton, chef for Biospheric Sciences Laboratory ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Hvor opvarmning og udtørrende klima har øget risikoen for brande, vi har set en stigning i forbrændingen."

En varmere, Tørre verden

Høje temperaturer og lav luftfugtighed er to væsentlige faktorer bag stigningen i brandrisiko og aktivitet, påvirker brandadfærden fra dens antændelse til dens spredning. Selv før en brand starter, sætter de scenen, sagde Jim Randerson, en jordsystemforsker ved University of California, Irvine som studerer brande både i marken og med satellitdata.

Han og hans kolleger studerede overfloden af ​​lynnedslag i Alaskas brandsæson i 2015, der brændte rekordhøje 5,1 millioner acres. Lynnedslag er den vigtigste naturlige årsag til brande. Forskerne fandt, at et usædvanligt højt antal lynnedslag fandt sted, genereret af de varmere temperaturer, der får atmosfæren til at skabe flere konvektive systemer – tordenvejr – som i sidste ende bidrog til mere brændt område det år.

Varmere og tørrere forhold sætter også scenen for menneskeligt antændte brande. "I det vestlige USA, folk ved et uheld antænder brande hele tiden, " sagde Randerson. "Men når vi har en periode med ekstremt vejr, høje temperaturer, lav luftfugtighed, så er det mere sandsynligt, at typisk udendørs aktivitet kan føre til en utilsigtet brand, der hurtigt kommer ud af kontrol og bliver til en stor naturbrand."

For eksempel, i 2018 var gnister, der fløj fra at hamre en betonpæl i jorden i 100 grader Fahrenheit-varme, og gnister fra en bils dækfælg, der skrabede mod asfalten efter et fladt dæk, årsagerne til Californiens ødelæggende ødelæggende Ranch og Carr-brande, henholdsvis. Disse gnister antændte hurtigt vegetationen, der blev tørret ud og gjort ekstremt brandfarlig af den samme ekstreme varme og lave luftfugtighed, som forskning også viser kan bidrage til en brands hurtige og ukontrollerbare spredning, sagde Randerson. De samme forhold gør det mere sandsynligt, at landbrugsbrande kommer ud af kontrol.

En opvarmning af verden har også en anden konsekvens, der kan være medvirkende til, at brandforholdene varer ved over flere dage, hvor de ellers ikke havde tidligere:højere nattetemperaturer.

"Varmere nattetemperatur tillader brande at brænde natten igennem og brænde mere intenst, og det gør det muligt for brande at sprede sig over flere dage, hvor tidligere, køligere nattetemperaturer kan have svækket eller slukket branden efter kun én dag, " sagde Morton.

Klimasystemer på arbejde

Varme og tørre forhold, der går forud for brande, kan dæmpes af regn og fugt, der cirkulerer i atmosfæren. På tidsskalaer fra måneder til år, bredere klimamønstre flytter fugt og varme rundt på planeten. Overvågning af disse systemer med satellitobservationer giver forskere mulighed for at begynde at udvikle computermodeller til at forudsige, om en kommende brandsæson i en given region vil være lys, gennemsnitlig eller ekstrem. De vigtigste af disse indikatorer er havoverfladetemperaturer i Stillehavet, der styrer El Niño Southern Oscillation (ENSO).

"ENSO er en vigtig drivkraft for brandaktivitet på tværs af flere kontinenter, " sagde Randerson, som sammen med Morton og andre forskere har studeret forholdet mellem El Niño-begivenheder og brandsæsoner i Sydamerika, Mellemamerika, dele af Nordamerika, Indonesien, Sydøstasien og Ækvatorialasien. "Nedbøren både før brandsæsonen og under brandsæsonen kan forudsiges ved hjælp af havoverfladetemperaturer, der måles af NASA og NOAA satellitter."

Et igangværende projekt, sagde Randerson, er nu at udvide denne forudsigelsesevne globalt til regioner, der er påvirket af andre havklimatemperaturændringer og -indikatorer.

Den menneskelige faktor

Ved at studere de langsigtede tendenser for brande, menneskelig jordforvaltning er lige så vigtig at overveje som enhver anden faktor. Globalt, et sted på Jorden brænder altid - og de fleste af disse brande er sat af mennesker, enten ved et uheld i vilde områder, eller med vilje, for eksempel, at rydde jord eller afbrænde landbrugsmarker efter høsten for at fjerne afgrøderester.

Men ikke alle brande opfører sig på samme måde. Deres adfærd afhænger af brændstoftypen og hvordan mennesker ændrer landskabet. Mens brandaktiviteten er blevet værre i skove på den nordlige breddegrad, forskning udført af Randerson og Morton har vist, at på trods af klimaforhold, der favoriserer brande, antallet af brande i græsarealer og savanne-økosystemer på verdensplan er faldende, bidrager til et samlet fald i det globale afbrændte areal. Faldet skyldes en øget menneskelig tilstedeværelse, der skaber nye afgrødearealer og veje, der tjener som brandveje og motiverer lokalbefolkningen til at bekæmpe disse mindre brande. sagde Morton.

"Mennesker og klima tilsammen er virkelig de dobbelte faktorer, der former brandene rundt om i verden. Det er ikke det ene eller det andet, sagde Randerson.

Brandtilbagemeldinger

Brande påvirker mennesker og klima til gengæld. For folk, ud over det øjeblikkelige tab af liv og ejendom, røg er en alvorlig sundhedsfare, når små sodpartikler trænger ind i lungerne, Langtidseksponering er blevet forbundet med højere forekomster af luftvejs- og hjerteproblemer. Røgfaner kan rejse tusindvis af kilometer, hvilket påvirker luftkvaliteten for mennesker langt nede fra den oprindelige brand. Brande udgør også en trussel mod lokal vandkvalitet, og tab af vegetation kan føre til erosion og mudderskred bagefter, som har været særligt dårlige i Californien, sagde Randerson.

For klimaet, brande kan direkte og indirekte øge kulstofemissionerne til atmosfæren. Mens de brænder, brande frigiver kulstof lagret i træer eller i jorden. Nogle steder som Californien eller Alaska, yderligere kulstof kan frigives, når de døde træer nedbrydes, en proces, der kan tage årtier, fordi døde træer vil stå som spøgelser i skoven, forfalder langsomt, sagde Morton. Ud over at frigive kulstof, når de nedbrydes, de døde træer fungerer ikke længere som kulstofdræn ved at trække kuldioxid ud af atmosfæren. I nogle områder som Indonesien, Randerson og hans kolleger har fundet ud af, at kulstofalderen for kulstofemissioner fra tørvebrande er omkring 800 år, som så føjes til de drivhusgasser i atmosfæren, der driver den globale opvarmning. I arktiske og boreale skovøkosystemer, brande forbrænder organisk kulstof lagret i jorden og fremskynder smeltningen af ​​permafrost, som frigiver metan, en anden drivhusgas, når optøet.

Et andet område af aktiv forskning er den blandede effekt af partikler, eller aerosoler, i atmosfæren i regionale klimaer på grund af brande, sagde Randerson. Aerosoler kan være mørke som sod, ofte kaldet sort kulstof, absorberer varme fra sollys, mens du er i luften, og når man lander og formørker sne på jorden, fremskynde dens smeltning, hvilket påvirker både lokale temperaturer - hvilket hæver dem, da sne reflekterer sollys væk - og vandets kredsløb. Men andre aerosolpartikler kan være lyse, reflekterer sollys og har potentielt en kølende effekt, mens de forbliver i atmosfæren. Uanset om det er mørkt eller lyst, ifølge Randerson, aerosoler fra brande kan også have en effekt på skyer, der gør det sværere for vanddråber at dannes i troperne, og dermed reducere nedbøren - og øge udtørringen.

Brande af alle typer omformer landskabet og atmosfæren på måder, der kan give genlyd i årtier. At forstå både deres umiddelbare og langsigtede virkninger kræver langsigtede globale datasæt, der følger brande fra deres detektion til kortlægning af omfanget af deres brændte område, at spore røg gennem atmosfæren og overvåge ændringer i nedbørsmønstre.

"Når klimaet opvarmes, vi har en stigende hyppighed af ekstreme hændelser. Det er afgørende at overvåge og forstå ekstreme brande ved hjælp af satellitdata, så vi har værktøjerne til med succes at håndtere dem i en varmere verden, sagde Randerson.