När stora områden med kolrik jord tar eld, elden släpper ut enorma mängder kol i atmosfären och skapar ett tjockt dis som vissa invånare i Sydostasien känner alltför väl. 2015, diset från torvmarksbränder var dödligt, ansvarig för mer än 100, 000 förtida dödsfall i Indonesien, Malaysia och Singapore.

På grund av hur de ackumulerar organiskt material under långa tidsperioder, ostörda torvmarker anses vara ett av de mest effektiva naturliga ekosystemen för kollagring. Så stora bränder har en enorm kostnad för människors hälsa och hållbarhet.

"Även om de bara täcker 3 procent av världens landyta, torvmarker beräknas innehålla 21 procent av världens markkol, " sa Stanford University doktorand Nathan Dadap, huvudförfattare på en ny studie som korrelerar markfuktighet med brandsårbarhet i torvmarker.

För att förstå brandkänsligheten i asiatiska torvmarker, där bränder har ökat i omfattning och svårighetsgrad under de senaste 30 åren på grund av förändringar i markanvändningen, forskare utvecklade en ny metod för att mäta markfuktighet med hjälp av ett tidigare underskattat verktyg:satellitdata.

Eftersom tropiska torvmarker finns i träskmarker där marken kan skymmas av tät vegetation, det ansågs omöjligt att använda satellitdata för att övervaka markfuktigheten. Genom att utveckla en alternativ algoritm, Stanford-forskare har för första gången visat att analys av fjärranalysdata kan avslöja markfuktighet i denna region, som i sin tur kan användas för att förutsäga brandrisk. Forskningen dök upp i Miljöforskningsbrev 9 sept.

"Detta visar tydligt potentialen att leda till förbättrade brandförutsägelser, sa medförfattaren Alexandra Konings, en biträdande professor i jordsystemvetenskap vid Stanfords School of Earth, Energi- och miljövetenskap (Stanford Earth). "Det behövs mer forskning, men det öppnar dörren till ett nytt sätt att ta reda på långsiktiga riktlinjer för att hantera risken för torvmarksbrand."

Forskare analyserade data från NASA-uppdraget Soil Moisture Active Passive (SMAP) under 2015 El Niño och fann att ersättningen av tropiska skogar med palmolja och akaciaplantager möjliggjorde mätning av markfuktigheten i denna region. Analyserna visar att torrare jord upp till 30 dagar före en brand korrelerade med en större bränd yta. Medan nederbörd för närvarande används som en indikator för brandrisk i regionen, markfuktighet är det mest direkta sättet att bedöma den risken.

"Problemet med att använda nederbörd som en indikator är att den inte tar hänsyn till de lokala förhållandena, " sa Dadap. "Om ett område har dräneringskanaler och ett annat inte har det, men du har fortfarande samma mängd nederbörd, den med kanaler fortfarande kommer att ha en mycket högre risk för bränder. Det är därför vi tror att inkludering av markfuktighet kan vara ett viktigt mått för att fånga förhållanden på marken."

Kolsänka eller fossilt bränsle?

När bränder startar i torvmarker och jorden är tillräckligt torr, flammor där kan snabbt bli utom kontroll, orsakar dis medvind i de tätbefolkade städerna Jakarta och Singapore och inleder långsiktiga klimatpåverkan som påverkar hela planeten.

"I torvbränderna 2015, nästan samma mängd koldioxid släpptes ut som Indiens totala årliga koldioxidutsläpp från fossila bränslen, " sa Dadap.

Nästan 95 procent av torvmarkerna i denna region på Sumatra, halvön Malaysia och Borneo har försämrats - en faktor som ökar känsligheten för utbredda bränder - men dessa markanvändningsförändringar gjorde det också möjligt för forskarna att använda satellitdata för att mäta dess markfuktighet. Deras nya tillvägagångssätt för att tolka satellitdata kan också fungera i andra torvmarker där marktäcket möjliggör noggrann mätning av markfuktighet, sa Dadap.

Även om beslutsfattare har uttryckt ett visst intresse för att implementera vattenbordsbaserade förvaltningspolicyer i området, mätningar för att skapa sådana riktlinjer skulle behöva ske på plats – en process som skulle vara extremt arbetskrävande för en så stor region och omöjlig i vissa områden, enligt Konings. Metoden som används i denna studie visar värdet av att använda satellitdata för en mer detaljerad förståelse av torvmarkshydrologi.

"Detta visar att övervägandet av hydrologiska faktorer utöver bara det vanligt citerade grundvattnet i denna region - faktorer som markfuktighet eller kanaler som kan vara lättare att kartlägga än ett grundvattenbord - kan vara relevant för att undvika brandutfall, " sa Konings.

Laboratorie länkar

Samtidigt som vi undersöker sambandet mellan brandkänslighet och markfuktighet i torvmarker, Dadap vände sig till labbbaserad forskning för att stödja bevis. Satellitdataanalysen visade att brända områden var mycket större när jordar låg under ett visst markfuktvärde. En laboratoriestudie från 1990-talet visade på liknande sätt att antändning av torvprover var mycket mer sannolikt under samma värde.

"Det var förmodligen det mest chockerande fyndet, eftersom vi mätte markfuktigheten från satelliten - det var en helt annan metod än denna laboratorietändningsstudie, " Sa Dadap. "Det var en trevlig överraskning att ha en oberoende jämförelse som verkar stämma riktigt bra."