Eine Studie zeigt, dass Waldbrände in Kanada im Jahr 2023 die Luftqualität bis nach Europa und China beeinträchtigten

Numerische Luftqualitätsmodelle haben das Ausmaß der schwerwiegenden negativen Auswirkungen auf die Luftqualität infolge der Rekordwaldbrände in Kanada im Jahr 2023 beschrieben und gezeigt, dass fast die gesamte nördliche Hemisphäre, nicht nur Kanada und der Norden der Vereinigten Staaten, betroffen waren.

Ein Artikel, der die Ergebnisse beschreibt, wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften.

Die rekordverdächtigen Waldbrände in Kanada im Jahr 2023 sorgten weltweit für Schlagzeilen, nicht nur wegen ihres Ausmaßes – der größten verbrannten Fläche in der Geschichte des Landes –, sondern auch wegen der gravierenden Auswirkungen auf die Luftqualität in diesem sehr großen Land und sogar bis tief in die Vereinigten Staaten. Der Rauch der Brände führte wiederholt zu schweren Luftqualitätswarnungen und an vielen Orten sogar zu Evakuierungen.

Es war jedoch nicht bekannt, wie weit diese gefährliche Luftverschmutzung über Kanada und den Norden der USA hinaus reichte, und selbst innerhalb Nordamerikas war das Verständnis der Verbreitung der schädlichsten Schadstoffe begrenzt.

„Im Juli gab es in Nachrichtenagenturen auf der ganzen Welt Fotos aus New York City, die zeigten, wie die Stadt in einem fast unatembaren orangefarbenen Dunst gefangen war, wie aus einem dystopischen Film“, sagte Zhe Wang, Hauptautor der Studie und Forscher bei Staatliches Schlüssellabor für atmosphärische Grenzschichtphysik am Institut für Atmosphärenphysik (IAP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.

„Aber was wir über den weiträumigen Transport von Feinstaub wissen, bedeutet, dass die Brände wahrscheinlich auch Europa und Asien betroffen haben. Wir wussten nur nicht, in welchem ​​Ausmaß.“

Deshalb machten sich Dr. Wang und andere Forscher vom IAP daran, mithilfe numerischer Luftqualitätsmodelle die gesamte globale Reichweite dieser Bedrohung für die öffentliche Gesundheit zu berechnen. Ähnlich wie Klimamodelle verwenden Luftqualitätsmodelle mathematische Techniken, um zu simulieren, wie sich Wetter und chemische Reaktionen auf die Ausbreitung von Luftschadstoffen auswirken.

Für diese Arbeit verwendeten die IAP-Wissenschaftler das Aerosol and Atmospheric Chemistry Model des Institute of Atmospheric Physics (IAP-AACM), ein intern entwickeltes Computermodell als Modul innerhalb des umfassenderen Erdsystemmodells der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS-ESM). .

Die Forscher stellten fest, dass Kanada zwar am stärksten betroffen war, fast die gesamte nördliche Hemisphäre jedoch aufgrund des weiträumigen Windtransports von Schadstoffen deutlichen Verschlechterungen der Luftqualität ausgesetzt war.

Im Laufe der kanadischen Waldbrand-„Saison“ gab es sechs große Episoden weit verbreiteter Luftverschmutzung: 15.–22. Mai, 5.–9. Juni, 24. Juni–1. Juli, 12.–19. Juli, 17.–15. August und 17.–22. August. Außer in Kanada selbst wirkte sich die erste derartige Episode auch auf die Luftqualität im zentralen Norden der USA aus. Die zweite Episode traf den Nordosten der USA besonders hart.

Die Modellergebnisse stimmen hier mit realen Beobachtungen überein. Die Konzentration feiner Partikel mit einem Durchmesser von 2,5 Mikrometern oder weniger (als PM2,5 bezeichnet – der Feinstaub, der im Vergleich zu größeren, aber weniger schädlichen Partikeln mit einem Durchmesser von 10 Mikrometern oder PM10 am gefährlichsten ist) wurde am 7. Juni ermittelt 11 Überwachungsstandorte in New York City haben die schlechteste Luftqualität seit mehr als 50 Jahren erreicht.

Während der dritten Hauptepisode schwerer Luftverschmutzung deutete das Modell darauf hin, dass PM2,5-Schadstoffe nach Europa transportiert wurden, während die vierte dieser Episoden ihr stärkstes Vorkommen erneut auf Westkanada und den zentralen Norden der USA konzentrierte. Die fünfte Episode betraf hauptsächlich den Norden Kanadas, während die sechste Episode sowohl die West- als auch die Ostküstenregionen der USA betraf. Durch die Ausbreitung der Waldbrände nach Norden wurden im Laufe des Mittel- und Spätsommers hohe Konzentrationen von PM2,5 in die Arktisregion transportiert.

PM2,5-Konzentrationen, die über den Luftqualitätsrichtlinien der Weltgesundheitsorganisation von 15 Mikrogramm pro Kubikmeter lagen, traten hauptsächlich in Nordamerika auf, wobei dieser Grenzwert an mehr als 40 Tagen und im Osten Kanadas sowie an mehr als zehn Tagen überschritten wurde über dem Nordosten der USA.

Doch da die Waldbrandwolken von den vorherrschenden Westwinden über den Atlantik transportiert wurden, litten weite Teile Europas sowie West-, Zentral- und Ostasien unter einem Anstieg dieser Konzentrationen. Dies bedeutete, dass die maximalen PM2,5-Konzentrationen in den meisten Gebieten der nördlichen Hemisphäre 1 Mikrogramm pro Kubikmeter überstiegen – niedriger als die WHO-Richtlinie, aber nicht ohne Auswirkungen. Die PM2,5-Konzentration im Nordwesten Chinas stieg auf etwa zwei Mikrogramm pro Kubikmeter.

West- und Ostkanada waren am stärksten betroffen und litten unter einer PM2,5-Konzentration von über 150 PM2,5, etwa dem Zehnfachen des WHO-Höchstwertes.

Während sie sich auf die Luftqualität konzentrierten, verwendeten die Forscher auch Computermodelle, um die globale Verteilung der durch die kanadischen Brände verursachten Treibhausgase (THGs) zu untersuchen. Sie fanden heraus, dass die Feuersbrunst zu einem Anstieg des Kohlendioxidgehalts vor allem über Nordamerika im Mai und auch über Europa und Nordwestasien im Juni geführt hatte. Die durch Waldbrände verursachten CO2-Konzentrationen überstiegen im Juli in den meisten Gebieten der nördlichen Hemisphäre mit Ausnahme von Südostasien, Indien und Südchina 0,1 Teile pro Million (ppm) und stiegen im August auf über 0,2 ppm.

Dieser Anstieg der Treibhausgasemissionen aufgrund der Brände hat zwei wesentliche Konsequenzen. Erstens erhöht die dadurch verursachte verstärkte Erwärmung dieser Regionen zusätzlich zur bestehenden globalen Erwärmung die Wahrscheinlichkeit von Bedingungen, die Waldbrände verschärft haben. Mit anderen Worten: Mehr Waldbrände bedeuten noch mehr Waldbrände.

Zweitens war das Ausmaß der durch Waldbrände verursachten Treibhausgasemissionen in Kanada im Jahr 2023 mehr als doppelt so hoch wie der gesetzliche Plan des Landes zur kumulativen Reduzierung der vom Menschen verursachten Treibhausgase in den nächsten zehn Jahren.

„Kanadas Emissionsreduktionsplan 2030 wurde durch ein einziges Jahr voller Waldbrände zunichte gemacht“, sagte Zifa Wang, korrespondierende Autorin der Studie.