Westliche Waldbrände lösen stärkere Stürme in Leestaaten aus

Eine neue Studie zeigt erstmals, dass Waldbrände, die in Westküstenstaaten brennen, Stürme in Gegenwindstaaten verstärken können. Hitze und winzige Partikel in der Luft, die von Waldbränden im Westen erzeugt werden, verstärken in der Ferne schwere Stürme und bringen in einigen Fällen Hagel in Baseballgröße, stärkeren Regen und Sturzfluten in Bundesstaaten wie Colorado, Wyoming, Nebraska, Kansas, Oklahoma und die Dakotas.

Typischerweise werden westliche Waldbrände und Stürme in den zentralen USA durch Jahreszeiten getrennt. Da die Flammen jedoch jedes Jahr früher beginnen, treffen die beiden Ereignisse jetzt näher zusammen.

Geowissenschaftlerin Jiwen Fan, Laborassistentin am Department of Energy Nationales Labor des pazifischen NordwestensSie begann, eine Beziehung zwischen den beiden Phänomenen zu untersuchen, als sie bemerkte, dass sich die Waldbrände im Westen 2018 mit Stürmen in den zentralen USA überschnitten. Sie fand heraus, dass beide Ereignisse eine Woche lang gleichzeitig auftraten. Als er weiter schaute, stellte Fan fest, dass es das erste Mal seit 20 Jahren war, dass diese Stürme und Waldbrände zusammenkamen, wo die Stürme länger als vier Tage dauerten.

„Ich dachte, vielleicht gibt es da eine Art Verbindung“, sagte Fan, der die neue Studie leitete. Ihr Team verwendete Daten, die die Hagelkörner und Regenmengen der Stürme sowie die Brände und Rauchfahnen beschreiben, um einen möglichen Mechanismus hinter der Verbindung zu untersuchen. Die Gruppe verwendete Wettermodelle, die Hitze- und Rauchpartikel verfolgen, um zu untersuchen, wie die Brände das Wetter aus der Ferne beeinflussen könnten.

„Wir müssen vorsichtig und informiert sein“, sagte Fan. „Je mehr wir über die Faktoren verstehen, die hinter solchen Stürmen stehen, die massive Sachschäden verursachen, desto besser können wir uns darauf vorbereiten. Und wenn wir das zukünftige Klima betrachten, wissen wir, dass Waldbrände zunehmen werden, insbesondere in der Westen.“

„Schwere Stürme in den zentralen USA werden voraussichtlich ebenfalls zunehmen“, fügte Fan hinzu. „Daher ist zu erwarten, dass diese gleichzeitig auftretenden Ereignisse häufiger auftreten und die Auswirkungen westlicher Waldbrände auf zentrale Stürme in Zukunft möglicherweise immer wichtiger werden.“

Rauchiger Himmel, stärkere Stürme

Was steckt hinter der Beziehung? Beginnen wir mit den Bränden im Westen der USA. Wenn sie brennen, setzen diese Feuer unglaubliche Mengen an Hitze frei. Einige der Flammen erwärmten beispielsweise das Brandgebiet 10- bis 40-mal heißer als die typischen Hintergrundtemperaturen im Juli. Sie setzen auch aufsteigende Rauchpartikel, sogenannte Aerosole, frei.

Diese Hitze erzeugt einen starken Luftdruckunterschied. In der Nähe der Feuer ist der Luftdruck hoch. In den stürmischen zentralen USA ist der Luftdruck im Allgemeinen niedriger. Wenn sich in der Nähe des Feuers ein hoher Druck aufbaut, strömt die umgebende Luft in Richtung der Luft mit niedrigerem Druck und verstärkt den Wind, der bereits von West nach Ost strömt.

Diese stärkeren Westwinde tragen dann Rauchaerosole aus den westlichen in die zentralen Staaten. Auf ihrer Reise nehmen die Winde auch atmosphärische Feuchtigkeit auf und tragen sie mit sich. Die größere Konzentration von Feuchtigkeit und Aerosolen, die jetzt in Stürme transportiert werden, die sich über den zentralen USA zusammenbrauen, löst eine Reihe von sturmverstärkenden Reaktionen aus.

Wie Wassertropfen, die sich auf den Nadeln eines Mammutbaums sammeln, bieten die Aerosole eine zusätzliche Oberfläche, auf der Wasserdampf kondensieren kann. Wenn das Wasser kondensiert, gibt es Wärme ab. Diese zusätzliche Wärme liefert Energie, die Stürme verstärkt. Wenn ein Sturm stark genug ist, gefrieren die kondensierten Wassertröpfchen und beginnen, Hagelkörner zu bilden.

Im Inneren des Sturms heben starke Aufwinde die Hagelkörner immer wieder in die Höhe. Jede Sekunde, die ein Hagelkorn im Sturm verbringt, ist ein weiterer Moment, in dem es mehr gekühlte Wassertropfen sammeln kann, wodurch ein immer größeres Hagelkorn entsteht, wie Schnur um Schnur, die einem Garnknäuel hinzugefügt wird. Sobald die Steine ​​zu schwer werden, um von den Aufwinden des Sturms angehoben zu werden, fallen sie herunter und richten Schäden an Ernten, Gebäuden, Autos und gelegentlich auch Menschen an.

Lokale Waldbrände in den zentralen USA verstärkten laut der Studie ebenfalls dieselben Stürme, jedoch in geringerem Maße. Diese Waldbrände sind viel schwächer als ihre westlichen Gegenstücke. Die Fan-Gruppe plant, nach ähnlichen Verbindungen in anderen Regionen zu suchen.

Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, zukünftige Unwettervorhersagen zu informieren, sagte Yuwei Zhang, Erstautor der neuen Studie und Postdoc im Forschungsteam von Fan.

„Die Kosten der Stürme, die wir untersucht haben, überstiegen 100 Millionen Dollar an Schäden“, sagte Zhang. „Wenn wir wissen, dass entfernte Waldbrände zu stärkeren Stürmen beitragen, könnten diese Informationen zu besseren Prognosen führen, die dazu beitragen könnten, ein gewisses Maß an Zerstörung zu vermeiden.“

Zu den untersuchten Bränden gehörten das Carr-Feuer, das eine Viertelmillion Morgen in Kalifornien beanspruchte, und das Mendocino-Komplex-Feuer, das 257 Millionen US-Dollar Schaden anrichtete und 280 Gebäude im selben Bundesstaat niederbrannte.

Hagel in einem sich ändernden Klima

Viele Gebiete in den Vereinigten Staaten werden vermehrt Waldbrände sehen – das bedeutet, dass mehr Aerosole von Waldbränden in die Erdatmosphäre gelangen und ihr Klima auf eine Weise beeinflussen werden, an deren Verständnis Wissenschaftler arbeiten. Wie wird sich das sich erwärmende Klima neben der Verstärkung schwerer Stürme durch Waldbrände direkt auf Unwetter auswirken, insbesondere auf Stürme, die Hagel produzieren?

In einer separaten Studie, die in der Zeitschrift Earth’s Future veröffentlicht wurde, untersuchte Fan, wie der Klimawandel Hagelstürme in den zentralen USA verändern könnte Empfindlichkeit. Diese empfindlichen Stürme sind mit einem großräumigen Wettermuster verbunden, das sich von dem der Stürme unterscheidet, die gegenüber einem sich ändernden Klima unempfindlich sind.

„Durch die Verknüpfung der Auswirkungen des Klimawandels auf Hagelstürme mit den leichter zu modellierenden großräumigen Wettermustern erweitert diese Studie unser Wissen über die Vorhersagbarkeit von Hagelstürmen mit wichtigen Auswirkungen auf das Risikomanagement“, sagte Fan.

Zu den PNNL-Autoren der Studie über Waldbrände im Westen, die Stürme in der Mitte der USA beeinflussen, gehören Fan, Zhang und Manish Shrivastava. Cameron Homeyer von der University of Oklahoma sowie Yuan Wang und John Seinfeld vom California Institute of Technology sind ebenfalls Autoren.

Zu den PNNL-Autoren der Studie über die Reaktion von Hagelstürmen auf den anthropogenen Klimawandel gehören Fan, Zhang, Jingyu Wang, Jong-Hoon Jeong, Xiadong Chen, Shixuan Zhang, Yun Lin und Zhe Feng. Rebecca Adams-Selin von Verisk Atmospheric and Environmental Research in Lexington, Massachusetts, ist ebenfalls eine beitragende Autorin.

Das Papier wurde am Montag, den 17. Oktober, in der Zeitschrift veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Sciences.