Forskere modellerer regionale virkninger af specifikke menneskeskabte aktiviteter, deres indflydelse på ekstrem brandvejrrisiko

Da Thomas-branden rasede gennem Ventura og Santa Barbara amter i december 2017, Danielle Touma, på det tidspunkt en geovidenskabsforsker ved Stanford, var forbløffet over dens alvor. Brændt i mere end en måned og brændende 440 kvadratkilometer, branden blev dengang betragtet som den værste i Californiens historie.

Seks måneder senere ændrede Mendocino Complex Fire denne rekord og tog 717 kvadratkilometer over tre måneder. Rekordsættende naturbrande i Californien har siden været normen, med fem af de 10 bedste, der forekommer alene i 2020.

Den foruroligende tendens satte nogle spørgsmål til Touma, som nu er postdoc ved UC Santa Barbaras Bren School for Environmental Science &Management.

"Klimaforskere vidste, at der var et klimasignal derinde, men vi forstod virkelig ikke detaljerne i det, " sagde hun om overgangen til et klima, der er mere ideelt for naturbrande. Mens forskning længe har konkluderet, at menneskeskabt aktivitet og dens produkter - inklusive drivhusgasemissioner, afbrænding af biomasse, industrielle aerosoler (også kaldet luftforurening) og ændringer i arealanvendelsen – øger risikoen for ekstremt brandvejr, de specifikke roller og påvirkninger af disse aktiviteter var stadig uklare.

Indtil nu. I den første undersøgelse af sin art, Touma, med kollega Bren School-forsker Samantha Stevenson og kolleger Flavio Lehner fra Cornell University og National Center for Atmospheric Research (NCAR), og Sloan Coats fra University of Hawaii, har kvantificeret konkurrerende menneskeskabte påvirkninger på ekstrem brandvejrrisiko i den seneste tid og i den nærmeste fremtid. Ved at afvikle virkningerne af disse menneskeskabte faktorer var forskerne i stand til at pirre de roller, disse aktiviteter har haft i at skabe et stadig mere brandvenligt klima rundt om i verden og risikoen for ekstremt brandvejr i de kommende årtier.

Deres arbejde vises i journalen Naturkommunikation .

"Ved at forstå de forskellige dele, der indgår i disse scenarier for fremtidige klimaændringer, vi kan få en bedre fornemmelse af, hvad de risici, der er forbundet med hver af disse stykker, kan være, fordi vi ved, at der vil være usikkerhed i fremtiden, " sagde Stevenson. "Og vi ved, at disse risici også vil blive udtrykt uens forskellige steder, så vi kan være bedre forberedt på, hvilke dele af verden der kan være mere sårbare."

Varm, Tørt og blæsende

"For at få en naturbrand til at antænde og sprede sig, du har brug for passende vejrforhold - du har brug for varme, tørre og blæsende forhold, " sagde Touma. "Og når disse forhold er på deres mest ekstreme, de kan forårsage virkelig store, alvorlige brande."

Ved at bruge avancerede klimamodelsimuleringer tilgængelige fra NCAR, forskerne analyserede klimaet under forskellige kombinationer af klimapåvirkninger fra 1920-2100, giver dem mulighed for at isolere individuelle effekter og deres indvirkning på ekstrem brandvejrrisiko.

Ifølge undersøgelsen Varmefangende drivhusgasemissioner (som begyndte at stige hurtigt i midten af ​​århundredet) er den dominerende bidragyder til temperaturstigninger rundt om i verden. I 2005 emissioner øgede risikoen for ekstremt brandvejr med 20 % fra præindustrielle niveauer i det vestlige og østlige Nordamerika, Middelhavet, Sydøstasien og Amazonas. Forskerne forudser, at i 2080, Drivhusgasemissioner forventes at øge risikoen for ekstrem naturbrand med mindst 50 % i det vestlige Nordamerika, ækvatorial Afrika, Sydøstasien og Australien, mens den fordobles i Middelhavet, det sydlige Afrika, det østlige Nordamerika og Amazonas.

I mellemtiden biomasseafbrænding og ændringer i arealanvendelsen har flere regionale virkninger, der forstærker drivhusgasdrevet opvarmning, ifølge undersøgelsen - især en 30% stigning i ekstrem brandvejrrisiko over Amazonas og det vestlige Nordamerika i løbet af det 20. århundrede forårsaget af biomasseafbrænding. Ændringer i arealanvendelsen, undersøgelsen fandt, forstærkede også sandsynligheden for ekstremt brandvejr i det vestlige Australien og Amazonas.

Beskyttet af forurening?

Rollen af ​​industrielle aerosoler har været mere kompleks i det 20. århundrede, faktisk reducerer risikoen for ekstremt brandvejr med cirka 30 % i Amazonas og Middelhavet, men forstærker det med mindst 10 % i Sydøstasien og det vestlige Nordamerika, fandt forskerne.

"(Industriaerosoler) blokerer noget af solstrålingen i at nå jorden, " sagde Stevenson. "Så de har en tendens til at have en kølende effekt på klimaet.

"Og det er en del af grunden til, at vi ønskede at lave denne undersøgelse, " fortsatte hun. "Vi vidste, at noget havde kompenseret på en måde for opvarmningen af ​​drivhusgasser, men ikke detaljerne om, hvordan den kompensation kan fortsætte i fremtiden."

Den kølende effekt kan stadig være til stede i regioner som Afrikas Horn, Mellemamerika og det nordøstlige Amazonas, hvor aerosoler ikke er blevet reduceret til præindustrielt niveau. Aerosoler kan stadig konkurrere med drivhusgasopvarmningseffekter i Middelhavet, det vestlige Nordamerika og dele af Amazonas, men forskerne forventer, at denne effekt vil forsvinde over det meste af kloden i 2080, på grund af oprydningsindsats og øget drivhusgasdrevet opvarmning. Det østlige Nordamerika og Europa vil sandsynligvis først se opvarmningen og udtørringen på grund af reduktion af aerosoler.

Sydøstasien i mellemtiden, "hvor aerosolemissioner forventes at fortsætte, "kan se en svækkelse af den årlige monsun, tørrere forhold og en stigning i ekstremt brandvejr. risiko.

"Sydøstasien er afhængig af monsunen, men aerosoler forårsager så meget afkøling på land, at det faktisk kan undertrykke en monsun, " sagde Touma. "Det er ikke kun, om du har aerosoler eller ej, det er måden, det regionale klima interagerer med aerosoler på."

Forskerne håber, at det detaljerede perspektiv, som deres undersøgelse tilbyder, åbner døren til mere nuancerede udforskninger af Jordens skiftende klima.

"I den bredere række af tingene, det er vigtigt for klimapolitikken, som hvis vi vil vide, hvordan globale handlinger vil påvirke klimaet, " sagde Touma. "Og det er også vigtigt for at forstå de potentielle konsekvenser for mennesker, såsom med byplanlægning og brandstyring."