Een nieuwe studie gebruikt gegevens van het ECOSTRESS-instrument aan boord van het ruimtestation om beter te begrijpen waarom sommige delen van een natuurbrand intenser branden dan andere.

Zelfs in het door droogte geteisterde Californië lopen niet alle gebieden hetzelfde risico op bosbranden. Een recent onderzoek met gegevens van NASA's ECOSTRESS-missie vond relaties tussen de intensiteit van een natuurbrand en de waterstress in planten gemeten in de maanden voor de brand. De correlaties waren niet alleen een kwestie van droge planten die meer verbrandden dan gehydrateerde; sommige gebieden waar de vegetatie voldoende water had, brandde ernstiger, mogelijk omdat branden meer brandstof verbruikten.

Het onderzoek, geleid door wetenschappers van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië, is gebaseerd op gegevens over het watergebruik van planten die zijn verzameld door ECOSTRESS, een afkorting voor het ECOsystem en het Spaceborne Thermal Radiometer-experiment op het ruimtestation. Het instrument meet de temperatuur van planten terwijl ze opwarmen als ze geen water meer hebben. Voor deze studie richtten onderzoekers zich op gegevens die in delen van 2019 en begin 2020 zijn verzameld in zes gebieden - drie in de bergen van Zuid-Californië en drie in de Sierra Nevada - die vervolgens werden verschroeid door bosbranden.

Ander onderzoek heeft aangetoond dat het bosbrandseizoen in de westelijke VS eerder in het jaar begint en in lengte en ernst toeneemt. In Californië - een staat met 33 miljoen acres (13 miljoen hectare) bossen, waarvan een groot deel wordt beheerd door federale, staats- en lokale instanties - zouden gedetailleerde inzichten in de relatie tussen natuurbrand en de beschikbaarheid van water voor vegetatie de brandweer kunnen helpen identificeer niet alleen of een gebied waarschijnlijk vlam zal vatten, maar ook hoe ernstig de schade zal zijn als dat het geval is.

"We bevinden ons in een intense megadroogte - de ergste in 1200 jaar - en het schept voorwaarden voor meer catastrofale branden", zegt Christine Lee, co-auteur van het onderzoek bij JPL. "Gegevenssets zoals die van ECOSTRESS zullen van cruciaal belang zijn voor het bevorderen van de wetenschap en kunnen informatie verschaffen ter ondersteuning van degenen die reageren op crises in de klimaatverandering."

Door de ECOSTRESS-gegevens te vergelijken met afzonderlijke satellietbeelden na de brand, ontdekten onderzoekers dat de snelheid waarmee planten water afgeven door te "zweten" - een proces dat bekend staat als verdamping - en hoe efficiënt ze water gebruiken voor fotosynthese, kan helpen voorspellen of daaropvolgende bosbranden groter zijn. of minder intens. Beide maatregelen geven aan of een plantengemeenschap voldoende water krijgt of onder stress staat door een gebrek daaraan.

"We probeerden te begrijpen wat verschillen veroorzaakt in waarom sommige gebieden ernstige brandwonden hebben en andere gebieden niet", zegt Madeleine Pascolini-Campbell, een water- en ecosysteemwetenschapper bij JPL en hoofdauteur van het artikel. "De resultaten laten zien hoe cruciaal waterstress is om te voorspellen welke gebieden het meest branden en waarom het belangrijk is om de vegetatie in deze regio's te monitoren."

Plantstress volgen

Net als mensen hebben planten moeite om te functioneren als ze te warm zijn. En net zoals zweten mensen helpt om koel te blijven, vertrouwen planten op verdamping om hun temperatuur te regelen. Verdamping combineert de snelheid waarmee planten water verliezen als het uit de grond verdampt en door transpiratie, waarbij ze water afgeven door openingen in hun bladeren, huidmondjes genoemd. Om te voorkomen dat ze te veel water verliezen, gaan planten hun huidmondjes sluiten als ze te droog worden.

"Als gevolg hiervan beginnen ze op te warmen omdat ze niet meer het voordeel hebben van 'zweten'," zei Lee. "Met ECOSTRESS kunnen we deze zeer fijne veranderingen in temperatuur waarnemen, die worden gebruikt om veranderingen in verdamping en efficiëntie van watergebruik te begrijpen."

Over het algemeen signaleren langzamere verdamping en lagere efficiëntie dat planten waterstress hebben. Hogere waarden geven aan dat planten voldoende water krijgen.

ECOSTRESS volgt evapotranspiratie via een thermische radiometer met hoge resolutie die de temperatuur kan meten van plekken op het aardoppervlak zo klein als 130 bij 230 voet (40 bij 70 meter).

Hoge versus lage stress

In de paper, gepubliceerd in Global Ecology and Biogeography , ontdekten onderzoekers dat variabelen die verband houden met waterstress, samen met hoogte, dominante voorspellers waren van de ernst van brandwonden in gebieden die in 2020 werden getroffen door drie bosbranden in Zuid-Californië:de Bobcat-brand in het Angeles National Forest, samen met de Apple- en El Dorado-branden in het San Bernardino National Forest.

Of hogere of lagere stress meer ernstige verbranding voorspelde, hing af van het primaire type vegetatie in een gebied, zei Pascolini-Campbell. Gestresste dennenbossen hadden bijvoorbeeld de neiging om ernstiger te branden, wat suggereert dat drogere omstandigheden bomen brandbaarder maakten. Ondertussen correleerde lagere stress in graslanden meestal met meer brandschade, een mogelijke aanwijzing dat robuuste vegetatiegroei meer brandstof produceerde, wat resulteerde in intensere branden. En in de Sierra Nevada-regio's die werden verbrand door de Creek Fire, de Sequoia Complex Fire en de North Complex Fire, toonden de resultaten zwakkere relaties tussen pre-fire stress en de ernst van de brandwonden. De auteurs van het onderzoek veronderstellen dat variabelen die niet in de analyse zijn vastgelegd - wind of andere weersomstandigheden - meer invloed hadden in die verbrandingsgebieden.

Beleidsmakers ondersteunen

De studie komt op het moment dat NASA zijn inspanningen opvoert om zijn technologie, expertise en middelen te mobiliseren om bosbranden te bestuderen. Het bureau kondigde in mei de oprichting aan van NASA Wildland FireSense, een initiatief gericht op het samenbrengen van experts uit verschillende disciplines, samen met geavanceerde technologie en analytische hulpmiddelen, om benaderingen te ontwikkelen die besluitvormers op het gebied van brandbeheer kunnen informeren en begeleiden.

Het belang van tools zoals ECOSTRESS, die naar verwachting tot september 2023 zal werken, zal toenemen naarmate de klimaatverandering het risico op bosbranden in het westen van de VS vergroot, zei Pascolini-Campbell. "Het is een regio met hoge prioriteit voor het gebruik van dit soort onderzoeken om te zien welke gebieden het meest kwetsbaar zijn", voegde ze eraan toe. + Verder verkennen

Door droogte geteisterde bosbranden in de Amazone