Waldbrände stellen eine ungeplante und unvorhersehbare Bedrohung für die Erde dar. Intuitiv bringen wir sie vielleicht mit extremer Hitze in niedrigeren Breiten in Verbindung, doch es ist bekannt, dass sie auch in arktischen Regionen auftreten, wie etwa in Russland, wo sie vor Kurzem gewütet haben.
Solche Phänomene stellen nicht nur eine Gefahr für die örtlichen Gemeinden und die Tierwelt dar, weil sie Lebensräume und Infrastruktur zerstören, sondern wirken sich auch auf die regionale Luftverschmutzung aus, was sich negativ auf die öffentliche Gesundheit auswirkt. Darüber hinaus haben sie Auswirkungen auf die Sonneneinstrahlung und die Albedo-Rückkopplungen, die mit den globalen Temperaturen und meteorologischen Zyklen in Zusammenhang stehen.
Ein solcher Zyklus sind Zyklone, Luftmassen, die um Tiefdruckgebiete kreisen und oft extreme Wetterbedingungen mit sich bringen. Neue Forschungen, veröffentlicht In Geophysikalische Forschungsbriefehat die Intensivierung der Zyklonaktivität in den mittleren Breiten mit dem Auftreten von Waldbränden und deren verstärkender Wirkung auf Wind und Wolkenbildung in Zusammenhang gebracht und sich dabei auf eine Fallstudie aus Kanada konzentriert.
Im Juni 2023 führten hohe Temperaturen und Dürre innerhalb einer Woche zu 200 Waldbränden in Quebecs borealen Wäldern. Dabei verbrannten über 156.000 km2 Land und 1,3 Pg CO2 wurden freigesetzt, was die Luftqualität in Ostkanada und Nordamerika verschlechterte. Tatsächlich erreichten die Feinstaubkonzentrationen das Achtfache des von der Weltgesundheitsorganisation festgelegten „sicheren Grenzwertes“.
Um dies weiter zu analysieren, gaben Dr. Zilin Wang von der Universität Nanjing in China und seine Kollegen hochauflösende Aufzeichnungen der Spurengas- und Partikelemissionen aus der Verbrennung von Biomasse sowie Satellitenbeobachtungen der Standorte und Ausmaße von Waldbränden in eine Simulationssoftware ein, um ihre Interaktivität mit meteorologischen Systemen zu ermitteln.
Das Forschungsteam stellte fest, dass ein starker Zusammenhang mit der Aktivität des Zyklons besteht, der den Rauch der Waldbrände südwärts über den Nordosten Amerikas bis nach New York transportiert. Das „Heck“ des Zyklons fungierte als Brücke nach Norden und brachte den Feinstaub mit Windrichtung mit sich, während die Stagnation des Zyklons (mit 7,9 km/h) über zwei Tage die Aerosolkonzentration über den betroffenen Städten erhöhte.
Darüber hinaus stellten sie fest, dass die Veränderung der Energiebilanz in der Erdatmosphäre (Strahlungsantrieb) zwischen Land und Ozean erheblich variiert, von -150 W m-2 bis 100 W m-2. Das bedeutet, dass Rauchaerosole wichtige Konsequenzen für die Wechselwirkung mit einfallender Sonnenstrahlung haben, indem sie diese unterschiedlich reflektieren oder absorbieren und so jeweils eine Abkühlung (um ~1 °C) oder Erwärmung (um ~0,5 °C) verursachen.
Dies gilt insbesondere für Aerosole, die Wolkenkondensationskerne bilden, die die Wolkenbildung und -lebensdauer erhöhen und zur Verstärkung der zyklonalen Wolkenaktivität beitragen. Darüber hinaus können Aerosole die Windgeschwindigkeit an der Erdoberfläche, die Luftfeuchtigkeit und die Lufttemperatur so stark beeinflussen, dass eine positive Rückkopplungsschleife entsteht, die die Waldbrandaktivität verschärft.
Diese Forschung ist wichtig, da die Häufigkeit von Waldbränden in Zukunft mit der weiteren Erwärmung des Klimas wahrscheinlich zunehmen wird. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, zu verstehen, wie Rauchaerosole von Waldbränden meteorologische Systeme beeinflussen, um die Auswirkungen extremerer Wetterphänomene abzumildern.
Mehr Informationen:
Zilin Wang et al., Intensivierung eines Zyklons mittlerer Breiten durch Aerosol-Strahlungswechselwirkung erhöht den Transport von kanadischem Waldbrandrauch in den Nordosten der USA, Geophysikalische Forschungsbriefe (2024). DOI: 10.1029/2024GL108444
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