I århundraden har torkan kommit och gått över norra Afrika söder om Sahara. Under de senaste åren har vattenbristen har varit allvarligast i Sahel – ett band av halvtorrt land som ligger strax söder om Saharaöknen och sträcker sig från kust till kust över kontinenten, från Senegal och Mauretanien i väster till Sudan och Eritrea i öster. Torkan drabbade Sahel senast 2012, utlöser matbrist för miljontals människor på grund av missväxt och skyhöga matpriser.

Olika faktorer påverkar dessa afrikanska torka, både naturliga och mänskliga. En periodisk temperaturförändring i Atlanten, känd som Atlantic Multi-decadal Oscillation, spelar en roll, liksom överbetning, vilket minskar vegetativ täckning, och därmed jordens förmåga att behålla fukt. Genom att ersätta vegetativt täckes fuktiga jord, som bidrar med vattenånga till atmosfären för att generera nederbörd, med nakna, glänsande ökenjord som bara reflekterar solljus direkt tillbaka till rymden, nederbördskapaciteten minskar.

En annan orsakad av människor är bränning av biomassa, när herdar bränner mark för att stimulera grästillväxt, och bönder bränner landskapet för att omvandla terräng till jordbruksmark och för att bli av med oönskad biomassa efter skördesäsongen. Som med överbetning, bränder torkar ut marken och dämpar konvektionen som ger regn. Små partiklar som kallas aerosoler som släpps ut i luften av rök kan också minska sannolikheten för nederbörd. Detta kan hända eftersom vattenånga i atmosfären kondenserar på vissa typer och storlekar av aerosoler som kallas molnkondensationskärnor för att bilda moln; när tillräckligt med vattenånga samlas, regndroppar bildas. Men har för många aerosoler och vattenångan sprids ut mer diffust till den punkt där regndroppar inte förverkligas.

Förhållandet mellan eld och vatten i norra Afrika söder om Sahara, dock, hade aldrig utretts fullständigt förrän nyligen. En studie publicerad i tidskriften Miljöforskningsbrev , ledd av Charles Ichoku, en senior forskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, söker belysa sambandet.

"Vi ville titta på de allmänna effekterna av förbränning på hela spektrumet av vattnets kretslopp, " sa Ichoku.

Att göra så, Ichoku och hans kollegor använde satellitposter från 2001 till 2014 – inklusive data från NASA:s Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer och Tropical Rainfall Measurement Mission – för att analysera effekten av bränder på olika vattencykelindikatorer, nämligen markfuktighet, nederbörd, evapotranspiration och vegetationsgrönhet. Annat arbete utfört av gruppen fokuserade närmare på att undersöka interaktionerna mellan moln och rök och även effekterna av bränder på ytans ljusstyrka.

När Ichoku använde satellitdata för att matcha brandaktivitet med hydrologiska indikatorer, ett mönster uppstod. "Det finns en tendens för eldens nettoinflytande att undertrycka nederbörd i norra Afrika söder om Sahara, " han sa.

Till exempel, under år som hade mer än genomsnittlig förbränning under torrperioden, mätningar av markfuktighet, avdunstningen och vegetationens grönska – som alla bidrar till att utlösa regn – minskade under den följande regnperioden. Även under torra årstider, vattenmängden minskade i områden med fuktigare klimat i takt med att bränningen blev allvarligare.

Resultaten hittills visar endast en korrelation mellan bränder och vattenkretsloppsindikatorer, men data som samlats in från studien gör det möjligt för forskare att förbättra klimatmodeller för att kunna etablera ett mer direkt samband mellan förbränning av biomassa och dess effekter på torka.

Till exempel, forskargruppen införlivar nu hastigheten för strålningsvärme från bränder samt graden av brandinducerad marköverföring till regionala modeller, inklusive NASA Unified Weather Research and Forecasting-modellen. En sådan ny kapacitet kommer att möjliggöra simulering av verkliga brandpåverkan på torka.

Framtida modellering kan förklara några av studiens till synes paradoxala fynd, inklusive det faktum att, även om bränderna minskade med 2 till 7 procent varje år från 2006 till 2013, nederbörden under dessa år ökade inte proportionellt.

Ichoku tror att en möjlig anledning till att en minskning av bränder inte resulterade i mer nederbörd har att göra med förändringen i de typer av mark som bränns. Studien visade att under samma period, fler skogar och våtmarker omvandlades till åkermark än tidigare år. Han konstaterar att den senaste tidens torka har dragit människor till jordbruksområden som har mer vatten. Nackdelen är att sådana marktyper ger en betydande mängd fukt till atmosfären som så småningom blir regn, så deras omvandling till jordbruksmark utgör ett hot mot framtida vattentillgång.

"Att avlägsna växtskyddet genom förbränning skulle sannolikt öka vattenavrinningen när det regnar, potentiellt minska deras vattenretentionsförmåga och undantagslöst markfuktigheten, ", sa Ichoku. "Det resulterande jordbruket skulle sannolikt utarma snarare än att bevara den kvarvarande fukten, och i vissa fall, kan till och med kräva bevattning. Därför, Sådana markomvandlingar kan potentiellt förvärra torkan."