När Thomas-branden rasade genom länen Ventura och Santa Barbara i december 2017, Danielle Touma, vid den tiden en geovetenskaplig forskare vid Stanford, blev förvånad över dess svårighetsgrad. Brinnande i mer än en månad och brännheta 440 kvadratkilometer, branden ansågs då vara den värsta i Kaliforniens historia.

Sex månader senare höjde Mendocino Complex Fire det rekordet och tog ut 717 kvadratkilometer under tre månader. Rekordstora skogsbränder i Kalifornien har sedan dess varit normen, med fem av topp 10 enbart under 2020.

Den oroande trenden väckte några frågor för Touma, som nu är postdoktor vid UC Santa Barbaras Bren School for Environmental Science &Management.

"Klimatforskare visste att det fanns en klimatsignal där inne men vi förstod verkligen inte detaljerna i den, " sa hon om övergången till ett klimat som är mer idealiskt för skogsbränder. Medan forskning länge har kommit fram till att antropogen aktivitet och dess produkter, inklusive utsläpp av växthusgaser, förbränning av biomassa, industriella aerosoler (a.k.a. luftföroreningar) och förändringar i markanvändningen – ökar risken för extremt brandväder, de specifika rollerna och influenserna av dessa aktiviteter var fortfarande oklara.

Tills nu. I den första studien i sitt slag, Touma, med Bren School-forskaren Samantha Stevenson och kollegor Flavio Lehner från Cornell University och National Center for Atmospheric Research (NCAR), och Sloan Coats från University of Hawaii, har kvantifierat konkurrerande antropogena influenser på extrem brandväderrisk under det senaste och in i en nära framtid. Genom att reda ut effekterna av dessa konstgjorda faktorer kunde forskarna reta ut de roller som dessa aktiviteter har haft för att skapa ett allt mer brandvänligt klimat runt om i världen och risken för extremt brandväder under de kommande decennierna.

Deras arbete visas i tidskriften Naturkommunikation .

"Genom att förstå de olika delarna som ingår i dessa scenarier för framtida klimatförändringar, vi kan få en bättre uppfattning om vilka risker som är förknippade med var och en av dessa delar kan vara, eftersom vi vet att det kommer att finnas osäkerheter i framtiden, ", sa Stevenson. "Och vi vet att de riskerna kommer att uttryckas ojämlikt på olika platser också, så att vi kan vara bättre förberedda på vilka delar av världen som kan vara mer sårbara."

Värma, Torrt och blåsigt

"För att få en löpeld att antända och sprida sig, du behöver lämpliga väderförhållanden - du behöver värme, torra och blåsiga förhållanden, " sa Touma. "Och när dessa förhållanden är som mest extrema, de kan orsaka riktigt stora, svåra bränder."

Med hjälp av toppmoderna klimatmodellsimuleringar tillgängliga från NCAR, forskarna analyserade klimatet under olika kombinationer av klimatpåverkan från 1920-2100, så att de kan isolera individuella effekter och deras inverkan på extrem brandväderrisk.

Enligt studien, Värmefångande växthusgasutsläpp (som började öka snabbt i mitten av seklet) är den dominerande bidragsgivaren till temperaturökningar runt om i världen. År 2005, utsläpp ökade risken för extremt brandväder med 20 % från förindustriella nivåer i västra och östra Nordamerika, Medelhavet, Sydostasien och Amazonas. Forskarna förutspår att år 2080, Utsläpp av växthusgaser förväntas öka risken för extrema skogsbränder med minst 50 % i västra Nordamerika, ekvatorialafrika, Sydostasien och Australien, samtidigt som den fördubblas i Medelhavet, södra Afrika, östra Nordamerika och Amazonas.

Under tiden, förbränning av biomassa och förändringar i markanvändningen har mer regionala effekter som förstärker växthusgasdriven uppvärmning, enligt studien – särskilt en ökning med 30 % av risken för extrem brandväder över Amazonas och västra Nordamerika under 1900-talet orsakad av förbränning av biomassa. Ändrade markanvändning, studien fann, förstärkte också sannolikheten för extremt eldväder i västra Australien och Amazonas.

Skyddad av föroreningar?

Rollen för industriella aerosoler har varit mer komplex på 1900-talet, faktiskt minska risken för extremt eldväder med cirka 30 % i Amazonas och Medelhavet, men förstärker den med minst 10 % i Sydostasien och västra Nordamerika, fann forskarna.

"(Industriaerosoler) blockerar en del av solstrålningen från att nå marken, Stevenson sa. "Så de tenderar att ha en kylande effekt på klimatet.

"Och det är en del av anledningen till att vi ville göra den här studien, " fortsatte hon. "Vi visste att något hade kompenserat i viss mening för uppvärmningen av växthusgaserna, men inte detaljerna om hur den kompensationen kan fortsätta i framtiden."

Den kylande effekten kan fortfarande finnas i regioner som Afrikas horn, Centralamerika och nordöstra Amazonas, där aerosoler inte har reducerats till förindustriella nivåer. Aerosoler kan fortfarande konkurrera med växthusgaseffekterna i Medelhavet, västra Nordamerika och delar av Amazonas, men forskarna förväntar sig att denna effekt kommer att försvinna över större delen av världen år 2080, på grund av saneringsinsatser och ökad växthusgasdriven uppvärmning. Östra Nordamerika och Europa kommer sannolikt att se uppvärmningen och uttorkningen på grund av aerosolreduktion först.

Sydostasien under tiden, "där aerosolutsläppen förväntas fortsätta, "kan se en försvagning av den årliga monsunen, torrare förhållanden och en ökning av extremt brandväder. risk.

"Sydostasien förlitar sig på monsunen, men aerosoler orsakar så mycket kylning på land att det faktiskt kan undertrycka en monsun, " sa Touma. "Det är inte bara om du har aerosoler eller inte, det är hur det regionala klimatet interagerar med aerosoler."

Forskarna hoppas att det detaljerade perspektivet som deras studie erbjuder öppnar dörren till mer nyanserade undersökningar av jordens föränderliga klimat.

"I det bredare omfånget av saker, det är viktigt för klimatpolitiken, som om vi vill veta hur globala åtgärder kommer att påverka klimatet, ", sa Touma. "Och det är också viktigt för att förstå de potentiella konsekvenserna för människor, som med stadsplanering och brandhantering."