När skogsbränder brinner oftare över västra USA, forskare vid det amerikanska energidepartementets Pacific Northwest National Laboratory arbetar för att förstå hur omfattande flammor brinner. Deras utredning, med hjälp av maskininlärningstekniker som sorterar bränder efter förhållandena som föregår dem, inte bara avslöjar att risken för skogsbrand ökar, men anger också vilken roll fukt spelar för att uppskatta brandrisken.

I resultat som delades praktiskt taget vid American Geophysical Unions höstmöte 2020 på tisdagen, 1 december, Atmosfärsforskarna Ruby Leung och Xiaodong Chen detaljerade sin studie av decennier långa rekord av skogsbränder och nya simuleringar av tidigare klimatförhållanden, som de använde för att identifiera variabler som leder till skogsbränder. De två kommer att svara på frågor praktiskt taget på tisdag, 8 dec.

Förvånande, bara tillräckligt med fukt i luften – inte tillräckligt för att leda till nederbörd – kan öka sannolikheten för blixtnedslag, som kan antända torra gräsmarker eller vattensvältade träd. CZU Lightning Complex brinner i Santa Cruz, Kalifornien, till exempel, utlöstes av blixten i söndags, 16 augusti, 2020, och brände nästan 1, 500 strukturer.

Medan forskare har känt till betydelsen av sådana hydrometeorologiska förhållanden, att generera tillräckligt med data för att reta ut långdragna markfuktighets- eller fukttrender och att noggrant representera deras inflytande är först nyligen möjligt genom beräkningsframsteg inom modellering, enligt Leung.

Skogsbrand efter typ

Forskarna använde maskininlärning för att klassificera skogsbränder i "typer, "producera kategorier som bränder som slår till när jorden är fuktig eller under molniga dagar, och den snabbast stigande typen - bränder som gnistrar på varma, torr, soliga dagar.

Dessa "sammansatta fall" skogsbränder, namngivna för sina många bidragande faktorer, slå oftare än någon annan. Ett värmande klimat, sa Leung, kommer sannolikt att förvärra trenden.

"Baserat på de historiska trender vi sett under de senaste 35 åren, sa Leung, "det är mycket troligt att trenden kommer att fortsätta. Det drivs dels av stigande temperatur och dels av minskad markfuktighet eftersom snösmältningen börjar tidigare på våren, minskar markfuktigheten på sommaren och hösten."

Denna studie markerar framsteg mot att bygga en mer omfattande, datarik ta på den hydroklimatiska tändningen av skogsbränder. Sådana detaljerade simuleringar som den Leung och Chen inkorporerade i sin studie ger en mer finkornig inblick i hur skogsbränder utvecklas.

"Detta gör att vi kan rita en mycket komplett bild av hur skogsbränder utlöses över hela västra USA, " sa Chen.

Nästan alla typer av skogsbränder, inklusive molniga bränder, händer oftare. "Wet case" brinner, som uppstår när markfuktigheten är högre, är undantaget, och deras nedgång sammanfaller med en övergripande torkningstrend i västra USA. Kaliforniens våta säsongsfönster minskar också, sa Leung, lägga ytterligare en utmaning till ett redan eldhärjat tillstånd.

Fånga risken för skogsbrand i det förflutna, nutid och framtid

Teamet planerar att projicera risken för skogsbränder till 2070, visa hur den risken förändras under olika klimatscenarier, och att undersöka vilken roll snöpackning och nederbördssäsongsvariationer spelar i en löpeld. Detta arbete utfördes under DOE:s HyperFACETS-projekt. Detta och liknande arbete kommer att informera många forsknings- och tillämpningssamhällen och leda till bättre förutsägelser och förberedelser för framtida skogsbränder.

En aspekt av det nya arbetet kommer att fokusera på en enda katastrofal händelse, skogsbrandsäsongen 2017 i västra USA, till exempel, och tweaking villkor för att skapa analoger av troliga framtida händelser. Oavsett om det gäller grundforskning i landskapsutveckling och störningar, eller i land, vatten- och skogsbränder och resursplanering, sa Leung, detta tillvägagångssätt möjliggör generering av ett sortiment av relevanta scenarier med tillhörande detaljer.