Bosbranden in het noordpoolgebied branden vaak ver weg van bewoonde gebieden, maar hun impact wordt over de hele wereld gevoeld. Van veld- en laboratoriumwerk tot luchtlandingscampagnes en satellieten, NASA bestudeert waarom boreale bossen en toendra-branden frequenter en krachtiger zijn geworden en wat dat betekent voor klimaatvoorspellingen, ecosystemen en de menselijke gezondheid.

"Vuren zijn een natuurlijk onderdeel van het ecosysteem, maar wat we zien is een versnelde brandcyclus:we krijgen frequentere en ernstigere branden en grotere verbrande gebieden, " zei Liz Hoy, een boreale brandonderzoeker bij NASA's Goddard Space Flight Center 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 veranderingen in het milieu onderzoekt.

Arctische bosbranden verschillen van branden op de middelste breedtegraad, zoals die in Californië en Idaho. Voor een, branden in de onderste 48 worden vaak door mensen gesticht en zo snel mogelijk geblust, omdat ze een risico vormen voor leven en eigendom. In het boreale bos en de toendra, bosbranden worden meestal ontstoken door blikseminslagen en worden meestal achtergelaten om te branden, tenzij ze belangrijke infrastructuren of menselijke nederzettingen bedreigen. Als resultaat, ze worden vaak groot en verbruiken honderdduizenden hectaren vegetatie.

Ook in tegenstelling tot bosbranden op lagere breedtegraden, de meeste koolstofemissies van poolbranden komen van verbrande organische grond in plaats van verbrande bomen en struiken.

"Arctische en boreale regio's hebben zeer dikke bodems met veel organisch materiaal - omdat de bodem bevroren is of anderszins temperatuurbeperkt is, evenals voedselarm, de inhoud ontbindt niet veel, ' zei Hoy.

De dikke, koolstofrijke bovenste bodemlaag van boreale bossen en toendra fungeert als isolatie voor de permafrost, de voortdurend bevroren grondlaag onder de oppervlakte organische mat.

"Als je de grond erboven verbrandt, is het alsof je een koeler hebt en je opent het deksel:de permafrost eronder ontdooit en je laat de grond ontbinden en rotten, dus je laat nog meer koolstof vrij in de atmosfeer, ' zei Hoy.

Een recent ABoVE-onderzoek wees uit dat een enkel brandseizoen in Canada zoveel koolstof in de atmosfeer heeft uitgestoten dat het de helft van alle koolstof die uit de atmosfeer wordt verwijderd, compenseert door jaarlijkse boomgroei in alle uitgestrekte bossen van Canada. Dus niet alleen bosbranden in het noordpoolgebied worden beïnvloed door de opwarming van de aarde, wat leidt tot warmere en drogere zomers die droge, tinder-box-omstandigheden - ze dragen op hun beurt ook 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 doet het ertoe?'" 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 veroorzaakte ontdooien van permafrost veroorzaakt bodemdaling en instorting van de bodem, het creëren van een honingraatlandschap. In sommige plaatsen, nieuwe meren ontstaan. In andere, de resulterende uitgeholde topografie, bekend als thermokarst, droogt het landschap op.

"Of het door vuur aangetaste gebied zich zal herstellen of verder zal gaan in de richting van verzakking, hangt af van hoeveel grondijs er onder de grond ligt, " zei Go Iwahana, een permafrost-onderzoeker aan de Universiteit van Alaska, Fairbanks, die met ABoVE werkt. "Andere factoren die meespelen zijn hoe ernstig de brand de organische laag aan het oppervlak verwondt en het weer dat het verbrande gebied ervaart na de brand."

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

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

Veranderingen in hydrologische processen, samen met hoe vuur de verspreiding van plantensoorten verandert, uiteindelijk lokale ecosystemen veranderen.

"Na een hevige brand, we kunnen veranderingen zien in de algehele vegetatiesamenstelling van het land, Hoy zei. "Het gaat de zoogdiersoorten veranderen die daar kunnen leven en hoe mensen het land kunnen gebruiken, bijvoorbeeld, voor de jacht."

Twee belangrijke wildsoorten in Alaska, kariboes en elanden, heel anders reageren op verbrande landschappen. Tijdens de eerste decennia na een grote brand, elandenkuddes trekken naar het gebied op zoek naar de jonge vegetatie die teruggroeit. Maar kariboes, wiens diëten erg afhankelijk zijn van langzaam groeiende korstmossen die erg 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.

Effecten op de gezondheid

Bij bosbranden komen grote hoeveelheden fijnstof vrij, die schadelijk zijn voor de luchtwegen en het cardiovasculaire systeem en door de wind ver kunnen reizen.

"We horen veel over de gevolgen van branden voor de gezondheid, maar al die studies komen voort uit onderzoek afkomstig van een enkele, over het algemeen korte brandgebeurtenis, " zei Tatiana Loboda, een professor aan de Universiteit van Maryland, Collegepark. "In het boreale bosgebied, branden komen veel voor, erg groot en ze produceren veel rook. Zelfs mensen die niet in de buurt wonen, worden jaar in jaar uit voor een aanzienlijke periode blootgesteld."

Loboda lanceerde onlangs een project via ABoVE om te onderzoeken hoe blootstelling aan fijnstof door bosbranden de gezondheid van mensen in Alaska beïnvloedt, een staat die dit jaar alleen al meer dan 30 luchtkwaliteitsadviezen heeft uitgebracht. Hoewel Loboda's studie beperkt is tot Alaska, bosbranden hebben gevolgen voor de volksgezondheid over de hele wereld.

"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 de blootstelling van inheemse gemeenschappen aan bosbranden te vergelijken met gezondheidsresultaten. "Ze missen elke vorm van bescherming die ze zouden krijgen door binnen te zijn met de airconditioning aan en hun ramen te sluiten."

Voor haar studie Loboda zal ziekenhuisopnamegegevens 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, gecombineerd met computermodellen, zal haar in staat stellen om een ​​gedetailleerd verslag te maken van branden op dagelijkse schaal, evenals een grondige inventarisatie van brandstofsoorten - het soort groen dat brandt in combinatie met de intensiteit van het vuur bepaalt hoeveel fijnstof er ontstaat.

"In de afgelopen 20 jaar hebben we de drie grootste brandseizoenen ooit voor Alaska gehad en dat gebeurt op hetzelfde moment dat de bevolking groeit, " zei Loboda. "Hoe meer mensen verspreid zijn, hoe groter de kans dat iemand ergens in een bepaald jaar wordt getroffen."