De oöverträffade och dödliga eldsvådor som uppslukade det amerikanska västvärlden 2020 vittnar om det ökande antalet, storleken och svårighetsgraden av bränder i regionen. Och medan forskare förutspår att klimatkrisen kommer att förvärra denna situation, det finns fortfarande mycket diskussion kring dess bidragande faktorer.

Med detta i åtanke, forskare vid fem västerländska universitet, inklusive UC Santa Barbara, undersökte effekterna av mänskligt drivna klimatförändringar och mer än ett århundrade av brandbekämpning, som har producerat täta skogar förberedda för att brinna. Deras forskning, publiceras i tidskriften Miljöforskningsbrev , bekräftar vikten av båda faktorerna för att driva skogsbränder, men avslöjade att deras inflytande varierar, även inom samma region i västra USA.

"Vi ville veta hur klimatförändringar och brandbekämpning, var och en på olika sätt, kan påverka brandregimer, " sa medförfattaren Naomi Tague, professor i ekohydrologi och ekoformatik vid UCSB:s Bren School of Environmental Science &Management.

Forskarna, ledd av assisterande professor Erin Hanan vid University of Nevada, integrerade tre forskningsmetoder för att ta itu med dessa frågor. De använde fjärranalysdata för att karakterisera tidigare bränder. De utnyttjade klimatmodeller för att avgöra vilken roll klimatförändringarna har spelat i lokala meteorologiska mönster, inklusive temperatur, nederbörd och fuktighet. Och de använde en jordsystemmodell för att simulera hur klimatet, vatten, växtlighet och löpeld samverkar över rum och tid.

Forskarna använde sig av klimatrekord som utvecklats genom ett National Science Foundation-finansierat initiativ som heter FireEarth och en vattendelare som heter RHESSys-Fire som har sitt ursprung i Tague Team Lab vid UC Santa Barbara. Finansiering från ett annat NSF-initiativ hade gjort det möjligt för Tagues labb att införliva framsteg till denna modell som representerar klimatpåverkan på brand, samt hydrologi och vegetationstillväxt. Författarna tillämpade dessa tekniker på data som samlats in över komplex terräng i två vattenområden med blandat barrträd i Idaho Batholith och Central Rocky Mountains.

Resultaten var tydliga, men långt ifrån okomplicerad. "För vissa platser, vi fann att klimatförändringarna ökade brandaktiviteten, "sade Tague, som ledde SERI-Fire-initiativet, "men överraskande nog på andra platser, klimatförändringarna minskade faktiskt brandaktiviteten."

Teamet fann att klimatförändringar ökade sannolikheten för förbränning och ledde till större, tätare bränder i blötare områden samtidigt som man gör tvärtom på mer torra platser. I områden med mellanliggande jordfuktighet, effekterna av klimatförändringar och brandbekämpning varierade som svar på lokala avvägningar mellan brandfarlighet och bränslebelastning.

Forskarna var förvånade över att klimatförändringar kunde minska svårighetsgraden av bränder under vissa förhållanden, men Tague ger en förklaring. "Klimatförändringar kan minska tillväxten och utvecklingen av bränslen, " Hon sa, "särskilt på mer torra platser."

Dessa är avgörande insikter i våra ansträngningar att förstå och hantera skogsbränder. "Det här dokumentet presenterar en av de första studierna av tillskrivning av skogsbränder i skalan av handlingsbar förvaltning, " sa huvudförfattaren Erin Hanan, "och visar att lokala reaktioner på klimatförändringar och brandbekämpning kan vara mycket varierande även inom enskilda vattendelar."

"Den här studien är verkligen den första som direkt jämför de oberoende effekterna av klimatförändringar mot brandbekämpning, vilket du bara kan göra med dynamiska modeller, " tillade UC Merced Assistant Professor Crystal Kolden, som ledde FireEarth-initiativet. "Vi blev faktiskt förvånade över att klimatförändringssignalen var så tydlig; det är lite ovanligt. Och även om vår studie var begränsad till Idaho, skogstyperna och klimatet vi modellerade finns i hela västra USA, så de är bra analoger för många andra vattendelar."

Förutom att belysa rollerna för stora skogsbränder, forskningen ökar också metodiken. "Denna tidning flyttar brandmodellering och förutsägelse framåt genom att titta in i vattendelar och reda ut de många faktorer som påverkar hur brandregimer kommer att utvecklas under de kommande decennierna, "sa Tague.

Även om klimatförändringar fortfarande är en viktig komponent – ​​som ökar frekvensen och intensiteten av stora skogsbränder över hela världen – finns det många regioner där tidigare bekämpningsinsatser fortfarande spelar en viktig roll. Reduktion av skogens täthet är ofta ett föredraget tillvägagångssätt i regioner där årtionden av brandbekämpning har ökat bränslebelastningen avsevärt. Dock, densitetsminskningar har ibland oavsiktliga konsekvenser, som Tague och hennes kollegor beskrev i en artikel som nyligen publicerades i Frontiers in Forests and Global Change. Under vissa förutsättningar, denna praxis kan uppmuntra vegetationstillväxt, vilket kan leda till ökad vattenanvändning av växter och potentiellt ökande brandrisker.

Eftersom bränslehantering ofta sker i fina skalor, rumsligt explicita modeller behövs för att projicera hur olika områden inom vattendelar kommer att reagera på brandbekämpning eller bränslebehandling under de skiftande förhållanden som klimatförändringarna åstadkommer.

"Våra resultat säger oss att en helhetslösning för bränslebehandling och brandhantering sannolikt inte kommer att fungera, " Sa Tague. "Debatter om vad som orsakar brandaktivitet, och vilka bra behandlingsalternativ som kan vara, måste alltid ta hänsyn till var du är."