Die frühen Pandemiejahre überschnitten sich mit einigen der schlimmsten Waldbrände in Kalifornien, die je verzeichnet wurden, und schufen einen eindringlichen, orangefarbenen Himmel und weite Teile verbrannter Landschaften. Einige der Auswirkungen dieser Brände sind bekannt, darunter drastische Verschlechterungen der Luftqualität, und jetzt zeigt eine neue Studie, wie diese Waldbrände in Kombination mit Dürrebedingungen im Winter die Schneeschmelze beschleunigten.
In einer am 20. Januar veröffentlichten Studie Geophysikalische Forschungsbriefeuntersuchte ein vom Desert Research Institute (DRI) geleitetes Forschungsteam, was mit Bergschneedecken passiert, wenn sonnige Trockenperioden mitten im Winter in Wäldern auftreten, die von schweren Waldbränden betroffen sind.
Die Forscher stellten in den Jahren 2020 und 2021 eine erhebliche Zunahme von Waldbränden in den verschneiten Landschaften Kaliforniens fest, als sich große Flammen wie die Brände Dixie, Caldor und Creek auf Schneezonen konzentrierten. Unter Verwendung einer Trockenperiode im Winter 2013 als Vergleich fanden sie heraus, dass ähnliches Wetter im Winter 2021-2022 zu 50 % weniger Schneedecke führte. Zu den sich verstärkenden Auswirkungen von Waldbränden auf die Schneeschmelze gehören eine Zunahme der Sonneneinstrahlung aufgrund des Verlusts der Baumkronen und eine Verringerung der Fähigkeit des Schnees, Sonnenlicht zu reflektieren.
„Es steht bereits fest, dass Waldbrände die Schneeschmelze im Frühjahr beschleunigen, aber wir wollten wissen, was passiert, wenn man noch eine lange Wintertrockenheit hinzufügt“, sagte Arielle Koshkin, Ph.D. Studentin jetzt an der Colorado School of Mines, die die Studie im Rahmen ihrer Master-Forschung am DRI und der University of Nevada, Reno, mitleitete. „Das Caldor-Feuer brannte in unserem Hinterhof, es war so nah an unserem Wohn- und Arbeitsort. Also wollten wir im folgenden Winter untersuchen, wie es aussah.“
Satellitendaten zeigten, dass im Vergleich zum Durchschnitt der Jahre 2001-2019 in den Jahren 2020 und 2021 eine fast zehnfache Zunahme der Waldbrände in den saisonalen Schneezonen Kaliforniens zu verzeichnen war. „Das bedeutet, dass es diese zunehmende Überschneidung zwischen Feuer und Schnee gibt und dass es all diese kaskadierenden und sich verstärkenden Auswirkungen auf das System und insbesondere auf die Hydrologie gibt“, sagte Ben Hatchett, Ph.D., ein Klimatologe am DRI, der das mit leitete Studieren Sie mit Koshkin. „Diese enorme Zunahme der Feueraktivität in den schneebedeckten Regionen Kaliforniens ist genau das, was wir für die Zukunft erwarten.“
Eine starke Winterdürre folgte im Winter 2021-2022, als Tahoe City eine 46 Tage lange Trockenperiode mitten im Winter erlebte (die zweitlängste seit Beginn zuverlässiger Aufzeichnungen im Jahr 1917; der langfristige Median beträgt 22 Tage ohne Niederschlag). Eine vergleichbare Dürre mitten im Winter nach einem nassen Start in den Winter trat 2013 auf, was den Forschern die Möglichkeit gab, die Auswirkungen unter typischeren Bedingungen mit denen zu vergleichen, die in einer stark verbrannten Landschaft auftraten.
„2013 und 2022 hatten wir sehr ähnliche Wettermuster, aber wir haben 2013 keine nennenswerte Schmelze gesehen. Und 2022 haben wir auch keine Schmelze in unverbrannten Gebieten gesehen“, sagte Hatchett. „Das gibt also zwei Beweise dafür, dass es das Feuer und nicht die Meteorologie ist, die das antreibt.“
Wälder, in denen schwere Waldbrände die Baumkronen verbrannt haben, haben stärker exponierte Schneedecken, was das Schmelzen verstärkt, das durch sonnige Tage und warme Nächte verursacht wird (eine andere aktuelle DRI-Studie untersuchten die Auswirkungen der Schneeschmelze von Frühjahrshitzewellen). Die Schneeschmelze wird weiter verschärft durch den Verlust der Albedo der Schneedecke oder der natürlichen Kraft des weißen Schnees, die Sonnenstrahlung zu reflektieren, anstatt sie zu absorbieren. Besonders in den Wintern unmittelbar nach einem Waldbrand wird der Schnee mit dem Ruß der verbrannten Vegetation bestäubt, was die Schneeschmelze um bis zu 57 % beschleunigen kann.
Die verstärkte Schneeschmelze war im Umkreis des Caldor-Feuers so ausgeprägt, dass die Forscher im Winter 2021-2022 insgesamt 50 Tage weniger Schneebedeckung fanden – die niedrigste Anzahl von Tagen mit Schneebedeckung seit Beginn der Aufzeichnungen.
Nach einem Waldbrand „gibt es zwei interessante Zeitskalen: Direkt nach dem Brand dominiert der Albedo-Verlust wirklich“, sagte Hatchett. „Aber die Auswirkungen des Verlusts des Kronendachs dauern Jahrzehnte an, vielleicht länger, wenn sich der Wald nicht erholt.“
Die verstärkte Schneeschmelze mitten im Winter schafft Herausforderungen für die Vorhersage der Wasserverfügbarkeit aus dem natürlichen Schneedeckenreservoir. Während der Wintermonate müssen Wassermanager in Stauseen Platz lassen, um Überschwemmungen zu vermeiden. Dies bedeutet, dass frühere Schneeschmelze möglicherweise nicht für eine spätere Verwendung in der Trockenzeit aufgefangen wird. Studien wie diese bieten Wassermanagern die Werkzeuge, um genauere Vorhersagen über den Zeitpunkt und das Ausmaß der Schneeschmelze zu treffen.
„Die Brände haben große Landschaftsstörungen verursacht, die wir in unseren Prognosefähigkeiten nicht berücksichtigen“, sagte Koshkin. „Ich denke, diese Studie zeigt, dass die Auswirkungen von Waldbränden enorm sind, und wir müssen dies in unsere Fähigkeit umsetzen, zu verstehen, wie Wasser aus der Landschaft abfließt. Es ist Teil unserer Welt und es nimmt zu und es wird mehr schneebedeckte Orte betreffen. Also, Es ist wichtig sicherzustellen, dass wir die Ergebnisse in unseren Modellen und Managementplänen verstehen.“
Koshkin plant, diese Forschung für ihren Ph.D. Studien durch die Untersuchung regionaler Variationen der Brandauswirkungen auf Schnee. Sie stellt fest, dass die Auswirkungen von Lauffeuern auf die Schneeschmelze in der Sierra Nevada in Colorado oder Idaho aufgrund unterschiedlicher Wetter- und Schneedeckenbedingungen unterschiedlich aussehen können.
Die Forscher betonen, dass die in dieser Studie beobachteten Auswirkungen von Waldbränden das Ergebnis von Waldbränden mit hohem Schweregrad und nicht von Verbrennungen mit geringerem Schweregrad wie vorgeschriebenen Bränden sind. „Diese Studie unterstreicht wirklich, wie wichtig es ist, Feuer in unsere Landschaft zurückzubringen, in dem Sinne, dass wir Feuer brauchen – gutes Feuer ist die Antwort auf unser Waldbrandproblem“, sagt Hatchett. „Ein natürlicheres Brandregime durch vorgeschriebenes und kulturelles Feuer in unsere Landschaft zurückzubringen, wird dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit zukünftiger schwerer Brände zu verringern.“
„Wir können erkennen, dass dies unsere neue Normalität sein könnte“, sagte Koshkin, „aber wir haben auch die Fähigkeit, uns anzupassen und so viel wie möglich zu verwalten und zu mildern.“
Mehr Informationen:
Benjamin J. Hatchett et al, Midwinter Dry Spells Amplify Post-Fire Snowpack Decline, Geophysikalische Forschungsbriefe (2023). DOI: 10.1029/2022GL101235