På mindre än tre decennier, de flesta av Sydostasiens torvmarker har varit helt eller delvis avskogade, dränerad, och torkade ut. Detta har frigjort kol som ackumulerats under tusentals år från döda växtmaterial, och har lett till skenande skogsbränder som spyr ut luftföroreningar och växthusgaser i atmosfären.

Den häpnadsväckande förekomsten av en sådan snabb förstörelse av torvmarkerna, och deras resulterande sättningar, avslöjas i en ny satellitbaserad studie utförd av forskare vid MIT och i Singapore och Oregon. Forskningen publicerades i tidskriften Naturgeovetenskap , i en artikel av Alison Hoyt Ph.D. '17, som nu är postdoc vid Max Planck Institute for Biogeochemistry, MIT professor i civil- och miljöteknik Charles Harvey, och två andra.

Tropiska torvmarker är permanent översvämmade skogsmarker, där skräpet av nedfallna löv och grenar bevaras av den våta miljön och fortsätter att ackumuleras i århundraden, snarare än att ständigt sönderfalla som det gör i torra skogar. När den är tömd och torkad, antingen för att skapa plantager eller för att bygga vägar eller kanaler för att utvinna virke, torven blir mycket brandfarlig. Även när det är oförbränt sönderfaller det snabbt, frigör sitt ackumulerade lager av kol. Denna förlust av lagrat kol leder till sättningar, markytans sjunkande, i utsatta kustområden.

Tills nu, att mäta utvecklingen av denna dränerings- och torkningsprocess har krävt mödosamma vandringar genom täta skogar och våt mark, och hjälp från lokalbefolkningen som kan sin väg genom det avlägsna spårlösa träsklandet. Där, stolpar grävs ner i marken för att ge en referens för att mäta markens sättningar över tiden när torven torkar. Processen är mödosam och tidskrävande, och därmed begränsad i de områden den kan täcka.

Nu, Hoyt förklarar, teamet kunde använda exakta satellithöjddata som samlats in under en treårsperiod för att få detaljerade mätningar av sättningsgraden över ett område på 2,7 miljoner hektar mestadels i Malaysia och Indonesien – mer än 10 procent av den totala ytan som täcks av torvmarker i regionen Sydostasien. Över 90 procent av torvmarksarealen som de studerade minskade, i genomsnitt nästan en tum per år (över 1 fot vart 15:e år). Denna sättning utgör ett hot mot dessa ekosystem, eftersom de flesta kusttorvmarker ligger vid eller strax över havet.

"Torvmarker är verkligen unika och kolrika miljöer och våtmarksekosystem, " säger Hoyt. Medan de flesta tidigare försök att kvantifiera deras förstörelse har fokuserat på ett fåtal platser eller typer av markanvändning, genom att använda satellitdata, hon säger att detta arbete representerar "första gången som vi kan göra mätningar över många olika typer av markanvändning snarare än bara plantager, och över miljontals hektar." Detta gör det möjligt att visa hur utbredd dräneringen och sättningen av dessa marker har varit.

"Trettio år sedan, eller till och med för 20 år sedan, detta land var täckt av orörd regnskog med enorma träd, " Harvey säger, och så var det fortfarande även när han började forska inom området. "Om 13 år, Jag har sett nästan alla dessa regnskogar som precis tagits bort. Det finns nästan ingen alls längre, under den korta tiden."

Eftersom torv nästan helt består av organiskt kol, att mäta hur mycket den marken har sjunkit ger ett direkt mått på mängden kol som har släppts ut i atmosfären. Till skillnad från andra typer av sättningar som ses i torrare ekosystem, som kan bli resultatet av packning av jord, i det här fallet återspeglar det saknade djupet av torv materia som faktiskt har sönderdelats och förlorats till luften. "Det är inte bara packning. Det är faktiskt massförlust. Så att mäta sättningshastigheter är i princip likvärdigt med att mäta utsläpp av koldioxid, " säger Harvey, som också är huvudutredare vid Singapore-MIT Alliance for Research and Technology (SMART), MIT:s forskningsföretag i Singapore.

Vissa analytiker hade tidigare trott att dräneringen av torvmarksskogar för att ge plats för palmoljeplantager var den främsta orsaken till förlusten av torvmarker, men den nya studien visar att sättningar är utbredda över torvmarker under en mångsidig uppsättning markanvändningar. Denna sättning drivs av dräneringen av tropiska torvmarker, mest för utbyggnaden av jordbruket, såväl som av andra orsaker, som att skapa kanaler för att flyta virke ur skogarna, och gräva dräneringsdiken längs vägar, som kan dränera stora omgivande områden. Alla dessa faktorer, det visar sig, har bidragit avsevärt till den extrema förlusten av torvmarker i regionen.

En långvarig kontrovers som den här nya forskningen kan hjälpa till att ta itu med är hur länge torvmarkssättningen fortsätter efter att markerna har dränerats. Plantageägare har sagt att detta är tillfälligt och att marken snabbt stabiliseras, medan vissa naturvårdsförespråkare säger att processen fortsätter, lämnar stora regioner mycket sårbara för översvämningar när havsnivån stiger, eftersom de flesta av dessa länder bara ligger något över havet. De nya uppgifterna tyder på att sättningstakten fortsätter över tiden, även om takten saktar ner.

Satellitmätningarna som används för denna studie samlades in mellan 2007 och 2011 med en metod som kallas Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR), som kan upptäcka förändringar i ythöjd med en noggrannhet på centimeter eller till och med millimeter. Även om satelliterna som producerade dessa datamängder inte längre är i drift, nyare japanska satelliter samlar nu in liknande data, och teamet hoppas kunna göra uppföljningsstudier med hjälp av några av de nyare data.

"Detta är definitivt ett bevis på hur satellitdata kan hjälpa oss att förstå miljöförändringar som sker i hela regionen, ", säger Hoyt. Det kan hjälpa till att övervaka den regionala produktionen av växthusgaser, men kan också hjälpa till att implementera och övervaka lokala bestämmelser om markanvändning. "Det här har verkligen spännande ledningsimplikationer, eftersom det kan tillåta oss att verifiera förvaltningsmetoder och spåra hotspots för sättningar, " hon säger.

Även om det har funnits lite intresse i regionen för att stävja dränering av torvmarker för att minska utsläppen av växthusgaser, den allvarliga risken för okontrollerbara bränder i dessa torkade torvmarker ger en stark motivation att försöka bevara och återställa dessa ekosystem, säger Harvey. "Dessa rökplymer som uppslukar regionen är ett problem som alla där känner igen."