Melting Arctic sea ice linked to ‘worsening fire hazards’ in western US

0
23
Melting Arctic sea ice linked to ‘worsening fire hazards’ in western US

Afsmeltning af arktisk havis har drevet en stigning i “brandgunstigt vejr” i det vestlige USA i løbet af de sidste fire årtier ifølge ny forskning.

Undersøgelsen, der er offentliggjort i Nature Communications, finder ud af, at lave arktiske havisens niveauer i løbet af juli til oktober har en negativ indvirkning på atmosfæren, som skubber jetstrømmen nordpå. Dette har en tendens til at bringe varmere og tørrere forhold i det vestlige USA i løbet af det følgende efterår, hvilket resulterer i hyppigere og mere intense brande i regionen, finder forfatterne.

De tilføjer, at denne mekanisme kan blive styrket i løbet af de kommende årtier, efterhånden som Arktis smelter yderligere, hvilket gør det vestlige USA “endnu mere modtageligt over for ødelæggende brandfarer”.

I mellemtiden finder en separat undersøgelse offentliggjort i Nature Climate Change, at ekstrem naturbrandaktivitet er steget globalt i 1979-2020 – hovedsageligt drevet af faldende luftfugtighed og stigende temperaturer.

Efterhånden som klimaet opvarmes, og brandvejret bliver “mere ekstremt”, kan der være “flere katastrofale brande”, der strækker sig over større områder, advarer forfatterne.

Is og ild

Virkningerne af klimaændringer er forskellige og påvirker forskellige dele af verden på forskellige måder.

Arktis opvarmes mere end dobbelt så hurtigt (pdf) som det globale gennemsnit, hvilket driver hastigt tab af havis. I løbet af de sidste 15 år har forskere registreret de 15 laveste arktiske havis i satellitrekorden, mens september i år markerede det laveste niveau af “flerårig” arktisk havis nogensinde.

I mellemtiden får varmere og tørrere vejr skovbrande til at rive igennem dele af USA med stigende intensitet og hyppighed. En 2018 Carbon Brief factcheck fandt ud af, at “det meste af det område, der brændes i dag, er i det vestlige USA, hvor tørrere forhold har tendens til at tillade store, hurtigt sprede skovbrande”. I mellemtiden siger en nylig Guardian-artikel:

“Mere end halvdelen af ​​de 20 største brande i Californiens historie brændte på bare de sidste fire år. Otte af de 20 bedste brande i Oregon opstod også i den tidsramme. Sidste år så Arizona flest hektar brændt i sin historie. Californiens August Complex-brand, der forbrugte mere end 1 million acres alene, blev den første gigabrand nogensinde i 2020.”

Selvom disse to påvirkninger kan virke uafhængige, antyder en ny undersøgelse – ved hjælp af en række observationer, følsomhedstests og målrettede modelkørsler – at de er forbundet gennem et mønster af storstilet atmosfærisk tryk og cirkulationsændringer kaldet en “teleforbindelse”.

Dr. Jennifer Francis er fungerende vicedirektør ved Woodwell Climate Research Center og var ikke involveret i forskningen. Hun opsummerer teleforbindelsen og fortæller Carbon Brief, hvorfor den er vigtig i et opvarmende klima:

“Aftagende havis favoriserer varmere, tørrere forhold i de vestlige stater, der sætter scenen for voldsomme naturbrande, såsom dem, der brændte regionen i de seneste år. Disse resultater er dårlige nyheder, da havis forventes at fortsætte sin nedadgående spiral, fordi vores emissioner af varmefangende, issmeltende gasser ikke viser tegn på at aftage.”

Plottet nedenfor fremhæver sammenhængen mellem lav haviskoncentration og brandgunstigt vejr. Den viser ændringer i havisens koncentration (blå), et brandvejrsindeks (rød) et brandgunstigt cirkulationsindeks (gul) over 1979-2020, hvor rød skravering indikerer lav havis koncentration og blå deling indikerer høj havis koncentration.

Bemærk, at y-aksen for SIC er inverteret, med lav haviskoncentration i toppen af ​​skalaen og høj haviskoncentration i bunden.

Plot, der viser ændringer i havisens koncentration (SIC, blå), brandvejrindeks (FFWI, rød) og brandgunstigt cirkulationsindeks (Z500i, gul) over 1979-2015. Rød skygge angiver år med lav haviskoncentration, mens blå skygge angiver perioder med høj haviskoncentration. Bemærk den omvendte akse for SIC. Kilde: Zou et al (2021).

Plottet viser, at når havisens koncentrationer er lave, er det brandgunstige cirkulationsindeks og brandvejrindekset generelt højt. Dr. Hailong Wang, en jordforsker ved Pacific Northwest National Laboratory, er forfatter til undersøgelsen. Han fortæller til Carbon Brief, at virkningen af ​​smeltende havis på amerikanske naturbrande kan sammenlignes med andre, bedre kendte bilister:

“Brandvejrændringerne drevet af faldende arktisk havis i løbet af de sidste fire årtier er af samme størrelsesorden som andre førende former for klimavariabilitet, såsom El Niño-Sydlige Oscillation, der også påvirker brandvejret i det vestlige USA.”

Forfatterne advarer om, at når Arktis fortsætter med at smelte, vil vejrforholdene i det vestlige USA blive varmere og tørrere og drive “flere og større skovbrande” hen over regionen.

Arktisk teleforbindelse

Undersøgelsen bruger en række observations- og modelbaserede teknikker til at bestemme sammenhængen mellem arktisk havis og forværrede naturbrande. Wang fortæller Carbon Brief om nogle af de anvendte metoder:

“Vi brugte først observationsdata til at afsløre en sammenhæng mellem arktisk havisens udbredelse og brandrisiko i det vestlige USA, og udførte derefter følsomhedseksperimenter med en avanceret brandaktiveret klimamodel for at vise, at fald i arktisk havis i løbet af månederne forud for brandsæsonen kan give anledning til stigninger i store efterårsbrande over det vestlige USA.”

Forfatterne finder, at lave niveauer af arktisk havis om sommeren og efteråret betyder, at regionen reflekterer mindre af solens indkommende stråling, hvilket fører til stærkere overfladeopvarmning. En varmere overflade betyder større opvarmning af luften umiddelbart over den, som efterfølgende stiger op gennem atmosfæren.

“Teleforbindelsen” beskriver den indvirkning, dette har i atmosfæren, som i sidste ende flytter jetstrømmen yderligere mod polen og forårsager “undertrykt nedbør og forhøjet overfladelufttemperatur og damptryksunderskud over det vestlige USA”, siger forfatterne. Billedet nedenfor forklarer denne teleforbindelse mere detaljeret.

En arktisk drevet teleforbindelse
En arktisk drevet teleforbindelse, hvor smeltende arktisk havis i sidste ende skubber jetstrømmen mod polen, hvilket fører til varmere og tørrere vejr i det vestlige USA. “H” og “L” angiver områder med henholdsvis højt og lavt atmosfærisk tryk. Kilde: Zou et al (2021).

Jetstrømmen er en strøm af hurtigt strømmende luft højt oppe i troposfæren, som adskiller kold polarluft mod nord fra varm tropisk luft mod syd. Et polskifte i jetstrømmen påvirker vejrmønstret i det vestlige USA ved at undertrykke nedbør og bringe varmere temperaturer ind, siger avisen.

Denne undersøgelse giver anledning til en langvarig diskussion i videnskabelige kredse om, hvorvidt ændringer i Arktis kan påvirke vejret på midten af ​​breddegrader gennem ændringer i jetstrømmen og andre mekanismer.

Dr. Daniel Swain er klimaforsker ved UCLA’s Institute of Environment and Sustainability og var ikke involveret i forskningen. Han siger til Carbon Brief, at forbindelsen mellem tab af arktisk havis og klimaekstremiteter i de vestlige amerikanske klimaekstremiteter er blevet “diskuteret i nogen tid”, men at der “ikke har været meget overbevisende beviser til at understøtte disse påstande” til dato . Swain tilføjer:

“Min egen personlige opfattelse, som en klimaforsker, der fokuserer på ekstremer i det vestlige USA og følger debatten om ‘arktisk/mid-latitude vejr’ tæt, har længe været, at der sandsynligvis eksisterer en form for sammenhæng mellem det seneste tab af arktisk havis og visse lange -sigtede klimatendenser i det vestlige USA. Men det faktiske videnskabelige bevis for det har indtil for ganske nylig været ret svagt. Denne nye undersøgelse tilføjer et vigtigt empirisk datapunkt i kolonnen ‘et forhold eksisterer sandsynligvis’, dog med nogle forbehold.”

Prof James Screen, en lektor i klimavidenskab ved University of Exeter, som ikke var involveret i forskningen, fortæller til Carbon Brief, at tidligere artikler har forbundet arktisk havis tab med tørke i Californien, men at denne undersøgelse “går en vigtig ekstra skridt videre” i “at tegne et link til brandgunstigt vejr”.

Han tilføjer, at undersøgelsens resultater er “styrket af overensstemmelsen mellem observationsanalyserne og modelforsøg”.

På samme måde siger Dr. Judah Cohen – direktør for sæsonprognose ved Atmospheric and Environmental Research (AER), som heller ikke var involveret i undersøgelsen – at han var “imponeret” over analysen, som har “omfattende og overbevisende” resultater. Han siger til Carbon Brief, at “den gode sammenhæng mellem alle de forskellige analyseveje”, gør argumenterne og konklusionerne “temmelig overbevisende”.

‘Ekstremt brandvejr’

I mellemtiden er en anden undersøgelse, der udforsker ændringer i naturbrande i løbet af de sidste fire årtier, blevet offentliggjort i Nature Climate Change. Dr. Piyush Jain fra Canadas nordlige skovbrugscenter er hovedforfatter af undersøgelsen og forklarer dens nøgleresultater til Carbon Brief:

”Vores forskning viser, at ekstreme brandvejr – det meget varme og tørre vejr, der er forbundet med naturbrande – er steget globalt i løbet af de sidste fire årtier. Faktisk har de otte mest ekstreme brandvejr globalt set fundet sted i det sidste årti … Disse ændringer i ekstremt brandvejr er hovedsageligt drevet af stigninger i temperatur og fald i atmosfærisk fugt.”

Papiret udforsker tre forskellige indekser – brandvejrindeks (FWI), initial spread index (ISI) og vapor pressure deficit index (VPD). Disse indeks måler brandens potentielle intensitet, den potentielle brandspredningshastighed og forskellen mellem henholdsvis mætningen og det faktiske damptryk (hvor højere værdier resulterer i tørrere forhold).

Forfatterne fokuserer på tendenser i “ekstremt” brandvejr ved at bruge den 95. percentil – de mest ekstreme 5% – af resultaterne over 1979-2020. Plottet nedenfor viser ændringer i 95. percentilen i alle tre indekser (FWI95, ISI95 og VID95) over denne periode, hvor højden af ​​søjlen viser afvigelse fra 1979-2020 gennemsnittet, og farven på søjlen viser den årlige globale middeltemperatur forskel i forhold til gennemsnittet for 1979-2020.

Procentvis anomali i 95 percentilen i FWI, ISI og VPD over 1979-2020
Procentvis anomali i 95 % percentilen i FWI (øverst), ISI (midten) og VPD (nederst) over 1979-2020, vist ved bjælkens højde. Farven på bjælken viser temperaturanomalien. Alle anomalier beregnet i forhold til gennemsnittet for 1979-2020. Kilde: Jain et al (2021).

Plottet viser, at varmere år er forbundet med højere potentiel brandintensitet, brandspredning og tørhed, og at brandforholdene gradvist er blevet forværret i de seneste årtier. Forfatterne finder, at FWI95, ISI95 og VID95 i løbet af den undersøgte periode er steget med henholdsvis 14%, 12% og 12%.

Kortet nedenfor viser tendenser i de tre indekser for “brændbare” dele af planeten. Rød viser en stigning i indeksene – hvilket indikerer højere potentiel brandintensitet, brandspredning og tørhed – mens blå viser et fald. Jain forklarer, at regioner som Nordafrika, der er domineret af ørken, “betragtes som golde, fordi der i det væsentlige ikke er nogen vegetation der kan brænde”, og derfor er de ikke inkluderet i analysen. Disse områder er vist i gråt.

Væsentlige tendenser i 95 percentilen i FWI, ISI og VPD over 1979-2020
Signifikante tendenser i 95% percentilen i FWI (øverst), ISI (midten) og VPD (nederst) i løbet af 1979-2020. Kilde: Jain et al (2021).

Forfatterne finder, at “betydelige stigninger” i brandvejr fandt sted over “en fjerdedel

til næsten halvdelen af ​​den globale brændbare landmasse” over de sidste fire årtier. Undersøgelsen tilføjer:

“Faldende relativ luftfugtighed var en årsag til over tre fjerdedele af signifikante stigninger i FWI95 og ISI95, mens stigende temperatur var en drivkraft for 40% af signifikante tendenser.”

Nogle regioner har dog set et fald – især i Indien, hvor udbredt brug af kunstvanding har drevet en stigning i luftfugtighed, der har undertrykt naturbrandaktivitet, siger forfatterne.

“Dette er den første undersøgelse, jeg er opmærksom på, som vurderer årsagerne til de seneste ændringer i ekstremt brandvejr over hele kloden,” forklarer Dr. Danielle Touma – en postdoc ved National Center for Atmospheric Research.

Hun fortæller til Carbon Brief, at mens ekstreme brandvejrsforhold er “veldokumenteret” i det vestlige USA, giver dette papir “ny indsigt for mange dele af verden, der også er sårbare over for stigninger i brandvejrforhold”.

Zou et al (2021) Stigende store naturbrande over det vestlige USA forbundet med aftagende havis i Arktis, Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-021-26232-9

Jain et al (2021) Observerede stigninger i ekstremt brandvejr drevet af atmosfærisk luftfugtighed og temperatur, Nature Climate Change, doi: 10.1038/s41558-021-01224-1

Sharelines fra denne historie

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here