När klimatuppvärmningen väcker längre brandsäsonger och allvarligare bränder i den nordamerikanska boreala skogen, att kunna beräkna hur mycket kol varje eld bränner blir mer akut. Ny forskning ledd av Northern Arizona University och publicerad denna vecka i Naturens klimatförändringar föreslår att hur mycket kol som förbränns beror mer på tillgängliga bränslen än på brandväder som torka, temperatur, eller regn. I en stor retrospektiv studie som sträckte sig över Kanada och Alaska, det internationella teamet av forskare fann att kolet som lagras under jorden i markens organiskt material var den viktigaste prediktorn för hur mycket kol en brand kommer att släppa ut.

Teamet undersökte det stora västra Boreals olika skogsförhållanden genom att analysera fältdata som samlats in från 417 brännplatser i sex ekoregioner i Kanada och Alaska mellan 2004-2015. De fann att mängden kol som lagrats i jordar var den största prediktorn för hur mycket kol som skulle förbrännas, och att markfuktigheten också var signifikant för att förutsäga kolutsläpp.

"I dessa nordliga skogar, jord, inte träd, kan stå för upp till 90 procent av koldioxidutsläppen, så vi förväntade oss att dessa organiska jordar skulle vara en betydande drivkraft, ", sade huvudförfattaren Xanthe Walker från centret för ekosystemvetenskap och samhälle vid Northern Arizona University. "Men vi blev förvånade över att eldvädret och den tid på året en brand startar visade sig vara dåliga indikatorer på kolförbränning. Det handlar egentligen om bränslena som finns där när en brand börjar."

Det är ett avgörande fynd, sedan brandväder, mätt med ett brandväderindex, är ett av de viktigaste verktygen som forskare och brandchefer för närvarande använder för att modellera koldioxidutsläpp i dessa boreala skogar. Denna studie tyder på att bränslen borde vara en större del av dessa modeller. "När vi tänker på klimatförändringar och skogsbränder, vi tänker ofta instinktivt på extrema väderförhållanden, sa Marc-André Parisien, en forskare vid Canadian Forest Service och medförfattare till studien. "Men vår studie visar att vegetation också har betydelse - mycket! Att förutsäga framtida vegetation är en svår nöt att knäcka, men den här studien understryker behovet av att hålla på med det."

Vegetationsmönstren de avslöjade var komplexa - markfuktighet, trädslagssammansättning, och beståndsålder vid tidpunkten för branden samverkade alla för att förutsäga förbränningsmängder. Till exempel, mycket brandfarlig svart gran var i allmänhet en prediktor för kolförbränning, och förekomsten av denna art ökade med platsens fuktighet och beståndets ålder vid tidpunkten för branden. Men sådana interaktioner kommer sannolikt att förändras med klimatet. Till exempel, när klimatet värms upp och brandintervallen förkortas, bestånd av svartgran ersätts av lövträd och tall, som växer i grundare jordar som släpper ut mindre kol vid bränder. Studiens upplösning på platsnivå gjorde det möjligt för forskarna att fånga sådan dynamik i kolförbränningsmönster, och ger ledtrådar om hur de kan förändras i framtiden.

"Vi måste verkligen gå bortom missuppfattningen av den boreala skogen som en monoton skogssträcka, sade Sander Veraverbeke, biträdande professor vid Vrije Universiteit Amsterdam och medförfattare till studien. "Medan endast ett fåtal trädarter förekommer i den boreala skogen, dess mångfald i ekosystemstruktur, skogsåldern, topografi, torvmarksförekomst och permafrostförhållanden är enorma, och vår artikel visar att dessa egenskaper dikterar koldioxidutsläppen från boreala bränder. Den goda nyheten är att vi kan kartlägga aspekter av denna finskaliga ekosystemvariation med nuvarande verktyg från NASA och andra rymdorganisationer. Nu måste vi göra detta på kontinental skala."

Detaljnivån som denna studie fångade erbjuder modellbyggare ett ramverk för att ställa fler frågor om kol, sa Michelle Mack, senior författare på studien och professor i biologi vid Northern Arizona University. "Förr, brandmodeller har fokuserat på brandbeteende, inte koldioxidutsläpp, ", sa Mack. "Det har bara varit under det senaste decenniet eller så som vi har sett en global ansträngning för att kvantifiera hur mycket kol dessa bränder släpper ut. Vi hoppas att våra observationer om bränslen kommer att informera modellerna när vi arbetar för att bättre förstå den boreala skogens utsläppsbana."

Parisien höll med. "Vi räknar ut att eld-vegetationsåterkopplingar är mycket starkare än vi trodde att de var för bara några år sedan, " sa han. "Självklart, vi kommer aldrig att kunna hantera hela den stora boreala biomen – det borde vi inte heller vilja – men detta hjälper oss att veta vilka riktade åtgärder, såsom brandhantering eller modifiering av skogsvegetation, vi kan ta för att begränsa kolförlusten."