Ewige afrikanische Waldbrände, angeheizt durch Aerosol-Rückkopplung

Afrika brennt. Das schon seit Tausenden von Jahren. Auf dem Kontinent brennen im Durchschnitt mehr als 50 % der Gesamtfläche der Erde, und es gibt keine Anzeichen dafür, dass es aufhört; Tatsächlich nimmt die Saison der wandernden, hemisphärenübergreifenden Waldbrände in Afrika stetig zu.

Das Feuer speist sich im Wesentlichen in einer Art Rückkopplungsschleife, da Aerosole, die durch die fortwährende Feuersbrunst induziert werden, mit dem Klima interagieren. Es handelt sich um einen Prozess, der eine entscheidende Rolle bei der Regulierung afrikanischer Ökosysteme spielt, Waldbrände verstärkt und den Weg für erhöhte Waldbrandsaisonen in den Folgejahren ebnet.

Aerosole sind winzige Partikel, die einen großen Einfluss auf das Erdklima haben. Sie umfassen eine breite Palette an Materialien. Neben der vom Menschen verursachten Luftverschmutzung, die wir sehen können (brauner Smog ist die Wechselwirkung von Licht mit Aerosolen), gibt es viele natürliche Aerosole: salzige Meeresgischt, Mineralstaub, Vulkanasche und Waldbrandrauch.

In der Atmosphäre schwebende Aerosole haben eine komplexe Rolle in unserem Klima. Aber eine neue Studie von Forschern der Georgia Tech zeigt, welche Rolle sie im Lebenszyklus afrikanischer Waldbrände spielen. Die Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift iSciencekönnte erhebliche Auswirkungen auf das Verständnis der Auswirkungen von Bränden und des Klimawandels in Afrika und anderen Regionen der Erde haben, die anfällig für Waldbrände sind.

„Früher dachten wir, dass Aerosole eine kurzfristige, lokale Wirkung auf das Klima haben und durch Niederschläge innerhalb einer Woche effektiv entfernt werden können. Aber in dieser Studie zeigen wir, dass das nicht unbedingt richtig ist“, sagte Yuhang Wang, Professor in der School of Earth and Atmospheric Sciences und korrespondierender Autor einer neuen Studie mit dem Titel „Positive Rückmeldung zum regionalen Klima verstärkt afrikanische Waldbrände“.

Das Wang-Labor arbeitet daran, Rätsel der Luftverschmutzung zu lösen, und das Team ist mit seiner neuesten Forschung auf der richtigen Spur und enthüllt neue Hinweise bei der Untersuchung von Waldbränden in Afrika, wo der einzigartige Wechsel zwischen Trocken- und Regenzeit entlang des Äquators die Lebensdauer von Aerosolen verlängert .

„Grundsätzlich können die Auswirkungen von Aerosolen bei der Kombination von Waldbränden und durch Brände verursachten Aerosolen längerfristig sein und sich über die Jahreszeiten erstrecken“, sagte Wang, dessen Team das Werkzeug erfand, das es zum Abschluss seiner Untersuchung benötigte.

Ein besseres Modell bauen

Vor einigen Jahren entwickelte Wangs Labor das Regionsspezifisches Ecosystem Feedback Fire (RESFire)-Modell um das bestehende, öffentlich zugängliche zu ergänzen Community Earth System Model (CESM). CESM wird vom National Center for Atmospheric Research verwaltet und ist ein Open-Source-Globalklimamodell, das Computersimulationen des Klimasystems der Erde bereitstellt.

RESFire verbessert die Feuersimulationsfähigkeit von CESM und hilft Forschern dabei, ein besseres Verständnis für die komplexen Wechselwirkungen zwischen Feuer, Klima und Ökosystem zu entwickeln, „die noch nicht sehr gut verstanden sind“, sagte Wang, dessen Team sein CESM-RESFire-Modell zur Untersuchung der Aerosolrückkopplung in Afrika nutzte die neuesten Forschungsergebnisse.

„Wir haben herausgefunden, dass die Verlängerung der Lebensdauer der Aerosole in Afrika durch einen positiven Rückkopplungsmechanismus erfolgt“, sagte Wang.

Aerosole können Wolken im Wesentlichen zu schlimmer Verstopfung führen, indem sie Dampf aus der Atmosphäre absorbieren und das Wachstum großer Wolkentröpfchen verringern, wodurch es für Wolken schwierig wird, große Tröpfchen zu bilden.

„Brandaerosole werden von brennenden oder trockenen Regionen in feuchte Regionen transportiert“, erklärte Wang. „Das führt zu weniger Niederschlägen und zum Austrocknen der Brennstoffladungen.“

Der Feedback-Mechanismus

Die Identifizierung des positiven Feedback-Mechanismus von Feuer-Aerosolen in Afrika gibt Aufschluss über die Klima-Feedbacks im Zusammenhang mit Waldbränden weltweit. Andere Studien haben gezeigt, dass in einigen Küstengebieten, beispielsweise im Westen der USA, Brandrauch das lokale Brandwetter verändert, was zu positiven Rückmeldungen führt. In diesen Küstenregionen gibt es unterschiedliche Brandsaisonen, und die durch Aerosolrückkopplung verursachte Eskalation hält nicht bis in die nächste Brandsaison an.

Afrika ist anders. Aufgrund der wechselnden Brandregionen und der vorherrschenden Winde wirkt sich die positive Rückkopplung auf die aktuelle Saison aus und verstärkt das Brennen in der darauffolgenden Saison. Und die Feuerwettersaison hat in Afrika in den letzten vier Jahrzehnten um bis zu 40 % zugenommen, was bedeutet, dass es zu Verschiebungen in der Verteilung und Variabilität der verbrannten Gebiete kommen kann.

„Die gute Nachricht ist, dass dieser Mechanismus selbsttragend ist. Er verfügt sogar über eine gewisse Widerstandsfähigkeit“, sagte Wang. „Die Frage ist, was bei anhaltendem globalen Klimawandel passiert. Was wir wissen, ist, dass der Mechanismus, der diesem natürlichen System von Waldbränden zugrunde liegt, vom aktuellen Zustand der Atmosphäre abhängt.“

Der positive Rückkopplungsmechanismus impliziert, dass ein wärmeres, trockeneres Klima in Zukunft wahrscheinlich zu anhaltenderen Bränden in Afrika führen wird, schreiben die Forscher und kommen zu dem Schluss: „Die systematische Rückkopplung von Feuer und Klima könnte auch in anderen feuergefährdeten tropischen Regionen vorhanden sein und hat dies auch getan.“ erhebliche Konsequenzen für das Verständnis der Auswirkungen von Bränden und Klimawandel auf Menschen und Pflanzen.