Ännu en gång, sommaren 2018 på norra halvklotet har fört oss en epidemi av stora skogsbränder.

Dessa bränner skogar, hus och andra strukturer, fördriva tusentals människor och djur, och orsaka stora störningar i människors liv. Den enorma bördan av helt enkelt brandbekämpning har blivit en helårsuppgift som kostar miljarder dollar, än mindre kostnaden för förstörelsen. Rökslöjan kan sträcka sig hundratals eller till och med tusentals mil, påverkar luftkvaliteten och sikten. För många människor, det har blivit mycket tydligt att klimatförändringar orsakade av människor spelar en stor roll genom att kraftigt öka risken för skogsbränder.

Ändå verkar det som om klimatförändringens roll sällan nämns i många eller ens de flesta nyhetsartiklar om mängden bränder och värmeböljor. Detta beror delvis på att frågan om tillskrivning vanligtvis inte är tydlig. Argumentet är att det alltid har funnits skogsbränder, och hur kan vi tillskriva klimatförändringar någon speciell skogsbrand?

Som klimatforskare Jag kan säga att detta är fel inramning av problemet. Global uppvärmning orsakar inte skogsbränder. Den närmaste orsaken är ofta mänsklig slarv (cigarettfimpar, lägerbränder som inte släcks ordentligt, etc.), eller naturligt, från "torr blixt" varvid ett åskväder ger blixtar men lite regn. Snarare, den globala uppvärmningen förvärrar förhållandena och ökar risken för skogsbränder.

Ändå, det finns enorm komplexitet och variation från en brand till en annan, och därför kan tillskrivningen bli komplex. Istället, sättet att tänka på detta är ur grundvetenskapens synvinkel – i det här fallet, fysik.

Global uppvärmning pågår

För att förstå samspelet mellan global uppvärmning och skogsbränder, fundera över vad som händer med vår planet.

Atmosfärens sammansättning förändras från mänskliga aktiviteter:Det har skett en ökning av koldioxid med över 40 procent, främst från fossilbränslebränning sedan 1800-talet, och över hälften av ökningen är sedan 1985. Andra värmefångande gaser (metan, lustgas, etc.) ökar också i koncentration i atmosfären från mänskliga aktiviteter. Priserna ökar, inte minska (som man hoppades på med Parisavtalet).

Detta leder till en energiobalans för planeten.

Värmefångande gaser i atmosfären fungerar som en filt och hämmar den infraröda strålningen – dvs. värme från jorden – från att fly tillbaka ut i rymden för att kompensera för den ständiga strålningen som kommer från solen. När dessa gaser byggs upp, mer av denna energi, mestadels i form av värme, finns kvar i vår atmosfär. Energin höjer temperaturen på landet, hav och atmosfär, smälter is, tinar permafrost, och bränsle till vattnets kretslopp genom avdunstning.

Dessutom, vi kan uppskatta jordens energiobalans ganska bra:den uppgår till cirka 1 watt per kvadratmeter, eller cirka 500 terawatt globalt.

Även om denna faktor är liten jämfört med det naturliga flödet av energi genom systemet, vilket är 240 watt per kvadratmeter, den är stor jämfört med alla andra direkta effekter av mänskliga aktiviteter. Till exempel, elproduktionen i USA förra året var i genomsnitt 0,46 terawatt.

Den extra värmen är alltid samma tecken och den sprids över hela världen. Följaktligen, var denna energi ackumuleras spelar roll.

Spåra jordens energiobalans

Värmen ackumuleras till slut i havet – över 90 procent. Denna extra värme innebär att havet expanderar och havsnivån stiger.

Värme ackumuleras också i smältande is, orsakar smältande arktisk havsis och glaciärförluster på Grönland och Antarktis. Detta tillför vatten till havet, och så stiger havsnivån också från detta, stiger med en takt på över 3 millimeter år, eller över en fot per sekel.

På mark, effekterna av energiobalansen kompliceras av vatten. Om det finns vatten, värmen går främst till avdunstning och torkning, och som matar fukt till stormar, som ger kraftigare regn. Men effekterna ackumuleras inte förutsatt att det regnar av och på.

Dock, i en torr period eller torka, värmen ackumuleras. För det första, det torkar ut saker, och sedan för det andra höjer det temperaturerna. Självklart, "det regnar aldrig i södra Kalifornien" enligt 1970-talets poplåt, åtminstone under sommarhalvåret.

Så vatten fungerar som planetens luftkonditionering. I frånvaro av vatten, överskottsvärmeeffekterna ackumuleras på land både genom att allt torkar ut och vissnar växter, och genom att höja temperaturen. I tur och ordning, detta leder till värmeböljor och ökad risk för skogsbränder. Dessa faktorer gäller i regioner i västra USA och i regioner med medelhavsklimat. Många av de senaste skogsbränderna har faktiskt inträffat inte bara i väst i USA, men också i Portugal, Spanien, Grekland, och andra delar av Medelhavet.

Förhållandena kan även utvecklas i andra delar av världen när kraftiga högtrycksväderkupoler (anticykloner) stagnerar, som delvis kan hända av en slump, eller med ökade odds i vissa vädermönster som de som etablerats av antingen La Niña- eller El Niño-evenemang (på olika platser). Det förväntas att dessa torra fläckar rör sig från år till år, men att deras överflöd ökar med tiden, som uppenbarligen händer.

Hur stor är energiobalanseffekten över land? Väl, 1 watt per kvadratmeter under en månad, om det ackumuleras, motsvarar 720 watt per kvadratmeter under en timme. 720 Watt motsvarar full effekt i en liten mikrovågsugn. En kvadratmeter är cirka 10 kvadratmeter. Därav, efter en månad motsvarar detta:en mikrovågsugn med full effekt varje kvadratfot i sex minuter. Inte konstigt att saker brinner!

Attributionsvetenskap

För att komma tillbaka till den ursprungliga frågan om skogsbränder och global uppvärmning, detta förklarar argumentet:det finns extra värme tillgänglig från klimatförändringarna och ovanstående indikerar hur stor den är.

I verkligheten finns det fukt i jorden, och växter har rotsystem som tappar markfuktighet och fördröjer effekterna innan de börjar vissna, så att det vanligtvis tar över två månader för effekterna att vara tillräckligt stora för att helt ställa upp för skogsbränder. På en daglig basis, effekten är tillräckligt liten för att gå förlorad vid normal vädervariation. Men efter en torrperiod på över en månad, risken är märkbart högre. Och naturligtvis ökar också den globala medeltemperaturen på ytan.

"Vi kan inte tillskriva en enda händelse till klimatförändringar" har varit ett mantra för klimatforskare under lång tid. Det har nyligen förändrats, dock.

Som i exemplet med skogsbränder, det har funnits en insikt om att klimatforskare kanske kan göra användbara uttalanden genom att anta att själva väderhändelserna är relativt opåverkade av klimatförändringarna. Detta är ett bra antagande.

Också, klimatforskare kan inte säga att extrema händelser beror på global uppvärmning, för det är en dåligt ställd fråga. Dock, vi kan säga att det är mycket troligt att de inte skulle ha haft så extrema effekter utan den globala uppvärmningen. Verkligen, alla väderhändelser påverkas av klimatförändringarna eftersom miljön där de inträffar är varmare och fuktigare än den brukade vara.

Särskilt, genom att fokusera på jordens energiobalans, ny forskning förväntas främja förståelsen av vad som händer, och varför, och vad det innebär för framtiden.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.