NASA onderzoekt hoe Arctic Wildfires de wereld veranderen

[univers]

Bosbranden in het Noordpoolgebied branden vaak ver weg van bevolkte gebieden, maar hun impact is overal ter wereld voelbaar. Van veld- en laboratoriumwerk tot campagnes en satellieten in de lucht, NASA onderzoekt waarom boreale bossen en toendrabranden frequenter en krachtiger zijn geworden en wat dat betekent voor klimaatvoorspelling, ecosystemen en menselijke gezondheid.



Branden zijn een natuurlijk onderdeel van het ecosysteem, maar we zien een versnelde brandcyclus: we krijgen steeds vaker en hevere branden en grotere verbrande gebieden," zei Liz Hoy, een boreale brandonderzoeker bij Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. Hoy werkt met NASA's Arctic-Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE), een uitgebreide veldcampagne die de veerkracht van Arctische en boreale ecosystemen en samenlevingen tegen milieuveranderingen onderzoekt.

Arctische bosbranden verschillen van middelgrote breedtegraden, zoals die in Californië en Idaho. Ten eerste worden branden in de onderste 48 vaak door mensen veroorzaakt en zo snel mogelijk gedoofd, omdat ze een risico voor het leven en eigendom zijn. In het boreale bos en de toendra worden bosbranden meestal ontstoken door blikseminslagen en worden meestal achtergelaten om te verbranden tenzij ze belangrijke infrastructuren of menselijke nederzettingen bedreigen. Als gevolg hiervan worden ze vaak groot en consumeren ze honderdduizenden hectaren vegetatie.

Ook in tegenstelling tot bosbranden op lagere breedtegraden, komt het grootste deel van de koolstofemissies van Arctische branden voort uit verbrande organische grond in plaats van verbrande bomen en struiken.

"Arctische en boreale gebieden hebben zeer dikke bodems met veel organisch materiaal - omdat de grond bevroren is of anderszins beperkt is door de temperatuur en er weinig voedingsstoffen zijn, de inhoud ontbindt niet veel," zei Hoy.

De dikke, koolstofrijke bovenste bodemlaag van boreale bossen en toendra fungeert als isolatie voor de permafrost, de permanent bevroren laag grond onder de organische oppervlakmat.

"Wanneer je de grond bovenop verbrandt, is het alsof je een koeler hebt en je hebt het deksel geopend: de permafrost eronder ontdooit en je laat de grond ontbinden en rotten, zodat je nog meer koolstof in de atmosfeer vrijgeeft," Zei Hoy.


Onderzoekers graven en meten een blok in Saskatchewan, Canada, tijdens een veldexpeditie voor de ABoVE-campagne van NASA. Bodems in het Noordpool- en boreale gebied hebben zeer dikke organische matten die grote hoeveelheden koolstof in de atmosfeer vrijgeven wanneer een natuurbrand ze verbrandt.
Credits: Sander Veraverbeke
Uit een recent ABoVE-onderzoek bleek dat een enkel brandseizoen in Canada zoveel koolstof in de atmosfeer uitstootte dat het de helft van alle koolstof uit de atmosfeer compenseerde door jaarlijkse boomgroei in alle uitgestrekte bossen van Canada. Bosbranden in het Noordpoolgebied worden dus niet alleen beïnvloed door de opwarming van de aarde, wat leidt tot warmere en drogere zomers die droge omstandigheden in de tondeldoos creëren - ze dragen ook op hun beurt bij aan meer klimaatverandering.

"Ik hoor soms 'er zijn niet zoveel mensen daar in het Noordpoolgebied, dus waarom kunnen we het niet gewoon laten branden, waarom maakt het uit?'" Zei Hoy. "Maar wat er in het Noordpoolgebied gebeurt, blijft niet in het Noordpoolgebied - er zijn wereldwijde verbindingen met de veranderingen die daar plaatsvinden."

Veranderende landschappen

Het door vuur aangedreven ontdooien van permafrost veroorzaakt bodemdaling en ineenstorting van de grond, waardoor een honingraatlandschap ontstaat. Op sommige plaatsen vormen zich nieuwe meren. In andere droogt de resulterende uitgeholde topografie, bekend als thermokarst, het landschap op.

"Of het door brand verstoorde gebied zal herstellen of doorgaan naar verzakking, hangt af van hoeveel grondijs in de grond ligt", zegt Go Iwahana, een permafrost-onderzoeker aan de Universiteit van Alaska, Fairbanks, die werkt met ABoVE. "Andere factoren die spelen zijn hoe ernstig het vuur de organische oppervlaktelaag verwondt en het weer dat het verbrande gebied ervaart na de brand."

Naast het veranderen van landschappen die al duizenden jaren ongestoord waren, betekent het verdwijnen van permafrost ook het onherstelbare verlies van een historisch record.

"Net als bij ijskernen in Antarctica en Groenland, kijken we naar veranderingen in waterisotopen, gasgehalte en de ijsstructuur van permafrost om te begrijpen wat er in het verleden is gebeurd," zei Iwahana. "Modelbouwers en brandspecialisten voorspellen in de toekomst een groter aantal boreale en toendrabranden - dit zal het ontdooien van permafrost verbeteren, en dus zal de paleo-informatie in de permafrost verloren gaan."

Veranderingen in hydrologische processen, samen met hoe brand de distributie van plantensoorten wijzigt, veranderen uiteindelijk lokale ecosystemen.

"Na een intense brand kunnen we veranderingen in de algehele vegetatiesamenstelling van het land zien," zei Hoy. "Het gaat de zoogdiersoort veranderen die daar kan leven en hoe mensen het land kunnen gebruiken, bijvoorbeeld om te jagen."

Twee belangrijke spelsoorten in Alaska, kariboe en eland, reageren heel anders op verbrande landschappen. Gedurende de eerste decennia na een grote brand trekken elandenkuddes naar het gebied om de jonge vegetatie terug te vinden die groeit. Maar kariboes, waarvan het voedingspatroon sterk afhankelijk is van langzaamgroeiende korstmossen die heel lang nodig hebben om te herstellen, worden beschadigd door branden.

"Een van de grootste zorgen op het gebied van natuurbeheer is dat branden het bereik van de kariboe kunnen beperken," zei Alison York, coördinator van het Alaska Fire Science Consortium aan de Universiteit van Alaska.

Gevolgen voor de gezondheid

Bosbranden geven grote hoeveelheden fijnstof vrij, die schadelijk zijn voor de luchtwegen en het cardiovasculaire systeem en door wind ver weg kunnen reizen.

"We horen veel over de gevolgen van branden voor de gezondheid, maar al die onderzoeken komen uit onderzoek dat afkomstig is van een enkele, meestal kortdurende gebeurtenis," zei Tatiana Loboda, professor aan de Universiteit van Maryland, College Park. “In het boreale bosgebied zijn branden heel gewoon, heel groot en produceren ze veel rook. Zelfs mensen die niet in de buurt wonen, worden jaar na jaar gedurende een aanzienlijke periode blootgesteld. "

Loboda lanceerde onlangs een project via ABoVE om te bestuderen hoe blootstelling aan deeltjes van bosbranden de gezondheid van mensen in Alaska beïnvloedt, een staat die alleen al tijdens het brandseizoen dit jaar meer dan 30 luchtkwaliteitadviezen heeft uitgegeven. Hoewel de studie van Loboda beperkt is tot Alaska, hebben bosbranden invloed op de volksgezondheid over de hele planeet.

"Branden gebeuren tijdens de warme maanden, wanneer mensen veel tijd buitenshuis doorbrengen - vooral inheemse mensen die zelfvoorzienende activiteiten doen, zoals vissen en jagen," zei Loboda, die van plan is om de blootstelling van inheemse gemeenschappen aan bosbranden te vergelijken met gezondheidsresultaten. "Ze missen elke vorm van bescherming die ze zouden krijgen als ze binnen zijn met de airco aan en hun ramen sluiten."


Bevindende dode zwarte nette bomen op een gebrand gebied dichtbij Delta Junction, Alaska. Aan de rechterkant was Richard Chen, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Zuid-Californië, grondmonsterputten aan het graven in het verbrande gebied om te bemonsteren op organisch koolstofgehalte van de grond, de diepte tot permafrost te meten en om elektronische metingen van de bodem uit te voeren vocht voor de ABoVE-campagne van NASA.
Credits: NASA / Peter Griffith
Voor haar onderzoek zal Loboda ziekenhuisgegevens van het ministerie van volksgezondheid van Alaska gebruiken om te analyseren hoeveel mensen ziek worden tijdens het brandseizoen. Ze zal ook NASA-satellietgegevens analyseren die, in combinatie met computermodellen, haar in staat zullen stellen een gedetailleerd verslag van verbranding op de dagelijkse schaal te maken, evenals grondige inventarisaties van brandstoftypen - het soort groen dat brandt in combinatie met de intensiteit van het vuur bepaalt hoeveel deeltjes er worden gemaakt.

"In de afgelopen 20 jaar hebben we de drie grootste brandseizoenen voor Alaska geregistreerd en dat gebeurt tegelijkertijd met de groei van de bevolking," zei Loboda. "Hoe meer mensen verspreid zijn, hoe groter de kans dat iemand ergens in een bepaald jaar wordt getroffen."

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... -the-world