De megabranden van 2014 in de Northwest Territories van Canada hebben 7 miljoen hectare bos verbrand, waardoor het een van de meest ernstige brandgebeurtenissen in de Canadese geschiedenis is.

Een nieuwe studie toont aan dat toen die branden een gebied van boreale bossen ter grootte van Maryland verschroeiden, ze brachten half zoveel koolstof terug in de atmosfeer als alle planten, struiken en bomen in Canada slaan doorgaans een heel jaar op.

Het noordpoolgebied warmt sneller op dan enig ander gebied op aarde, en zoals het is, milieuwetenschappers verwachten dat grote branden in frequentie en intensiteit zullen toenemen. Maar ze hebben moeite gehad om het effect van deze branden op ecosystemen en uiteindelijk op het kooldioxidegehalte in de atmosfeer te begrijpen. Kooldioxide is een broeikasgas, wat betekent dat het helpt warmte vast te houden in de lagere atmosfeer van de aarde. Meer koolstofdioxide in de atmosfeer betekent meer opgesloten warmte, waardoor de mondiale temperatuur stijgt.

De megafires-paper is een van de twee recentelijk vrijgegeven onderzoeken op basis van gegevens van NASA's Arctic Boreal Vulnerability Experiment, of hoger, dat zal wetenschappers helpen om zowel korte- als langetermijnveranderingen in de ecosystemen van Alaska en Noord-Canada beter te begrijpen en te voorspellen.

De auteurs van de megafires-paper construeerden modellen om hen te helpen begrijpen wat de branden van 2014 zo groot maakte en welke impact ze hadden op het milieu. De auteurs van de tweede studie gebruikten afbeeldingen van het Landsat-programma van NASA en U.S. Geological Survey (USGS) om niet alleen veranderingen in de omgeving van Alaska te observeren, maar bepalen hun oorzaken en mogelijke toekomstige effecten. Samen, de studies verbeteren het inzicht van wetenschappers in het recente verleden van boreale bossen en zullen hen helpen de toekomst van deze kwetsbare ecosystemen te voorspellen, een van de hoofddoelen van het ABoVE-project.

Megafires modelleren

Om te worden aangeduid als een "megavuur, " een natuurbrand moet een oppervlakte van meer dan 25 in brand steken, 000 hectare, een gebied dat iets kleiner is dan Long Island, New York. De enorme bosbranden van 2014, in vergelijking, verbrandde 7 miljoen hectare boreaal bos in Northwest Territories. Boreale bossen komen voor in de meest noordelijke regio's van de wereld en bevatten voornamelijk sparren, pijnboom, berk, espen en andere groenblijvende bomen.

De auteurs van het megafires-document hebben twee modellen geconstrueerd om de koolstofemissie van de branden te beoordelen. De eerste, op basis van veldmetingen, zoals boomsoorten en bodemafvoer in verbrande en onverbrande bossen, hielp hen te ontdekken wat sommige gebieden kwetsbaarder maakte voor verbranding en grote koolstofemissies dan andere. Het tweede model leidde af hoeveel koolstof de megabranden uitstoten, gebaseerd op landkenmerken die ze hebben gedetecteerd in satellietbeelden van NASA's Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, of MODIS, instrumenten op de Aqua- en Terra-satellieten.

Volgens het tweede model de branden van 2014 brachten 94,3 teragram koolstof in de atmosfeer - ongeveer 103 miljoen ton.

"We ontdekten dat één megabrand enorme hoeveelheden koolstof in de atmosfeer kan afgeven, " zei Xanthe Walker, een postdoctoraal onderzoeker bij het Center for Ecosystem Science and Society aan de Northern Arizona University en de hoofdauteur van de studie. "Onze resultaten zullen toekomstig onderzoek toelaten om koolstofemissies te modelleren over grotere temporele en ruimtelijke schalen."

historisch, boreale bossen in Canada zijn zowel koolstof "putten" als "bronnen" geweest, afhankelijk van de brand en insectenschade die op een bepaald moment optreedt. Als de opwarmingstrends zich voortzetten en branden nog frequenter worden, ze zouden sterkere koolstofbronnen kunnen worden, die de klimaatopwarming zouden kunnen versterken, zei Walker.

Het verleden gebruiken om de toekomst te voorspellen

Een ander recent door ABoVE gefinancierd onderzoek werd geleid door de USGS in samenwerking met onderzoekers van de University of Minnesota en Northern Arizona University. Hoewel eerder onderzoek al had bevestigd dat grote delen van het landschap van Alaska te maken hebben met overstromingen, permafrost smelt en andere veranderingen - tot 13 procent van de staat, volgens deze studie, of een gebied groter dan Florida - het team heeft een model gemaakt om 30 jaar satellietbeelden van het Landsat-programma te analyseren en oorzaken aan die veranderingen toe te schrijven.

Het team ontdekte dat de stijgende temperaturen in Alaska veranderingen veroorzaken in hoe en waar planten groeien, vooral tegen het einde van het groeiseizoen, en zelfs ervoor zorgen dat meren en vijvers groter worden, onder andere veranderingen.

"Waargenomen veranderingen in land en oppervlaktewater hebben een aanzienlijke impact gehad op natuurlijke en door de mens gemaakte systemen in Alaska, " zei Neal Pastick, een natuurkundige bij de USGS Earth Resources Observation and Science. "Bijvoorbeeld, erosie en toename van de vraag naar verdamping hebben een negatieve invloed gehad op menselijke en vegetatieve gemeenschappen, het stimuleren van verplaatsingsplanning voor hele dorpen en door droogte veroorzaakte stress, respectievelijk."

Met behulp van een dataset van drie decennia konden de onderzoekers zien hoe de ecosystemen van Alaska ook reageren op schade en stress. Na een bosbrand, bijvoorbeeld, het kan tot 60 jaar duren voordat groenblijvende bomen zoals sparren opnieuw groeien en volwassen worden. Ondertussen, loofbomen zoals espen en berken, die sneller teruggroeien, de reflectiviteit van het landoppervlak in de winter verhogen en de hoeveelheid energie verhogen die wordt gebruikt om water uit het bladerdak te verdampen. Dit heeft een verkoelend effect op de temperatuur. Verder, minder brandbare loofbossen hebben de neiging om de brandactiviteit te verminderen.

"Aan het studeren, op een ruimtelijk expliciete manier, uitbreiding van struiken en bomen, kustdynamiek, en de ineenstorting van landgebieden als ijs in de grond ontdooit (thermokarsting) is iets dat je alleen kunt doen met de combinatie van ruimtegebaseerde teledetectie en modellering, " zei Peter Griffith, directeur van NASA's Carbon Cycle &Ecosystems Office, die logistieke en datamanagementondersteuning biedt aan ABoVE. "Dit werk is een belangrijke bijdrage omdat het een manier laat zien om dit te analyseren."

De volgende stap voor dit project, Griffith zei, is om het model en de resultaten te gebruiken om een ​​systeemmodel te creëren, die gegevensrijke, realistische voorspellingen van de mogelijke toekomst van deze snel veranderende regio.