Ny forskning visar att de datorbaserade modeller som för närvarande används för att simulera hur jordens klimat kommer att förändras i framtiden underskattar den påverkan som skogsbränder och uttorkande klimat har på världens nordligaste skogar, som utgör den största skogsbiomen på planeten. Det är en viktig förståelse eftersom dessa nordliga skogar absorberar en betydande mängd av jordens koldioxid.

Fyndet, nås genom att studera 30 år av världens skogar med hjälp av NASA-satellitbilddata, tyder på att skogarna inte kommer att kunna binda upp så mycket kol som tidigare förväntat, att göra ansträngningar för att minska koldioxidutsläppen desto mer brådskande.

"Branden intensifieras, och när skogar brinner, kol släpps ut i atmosfären, " säger Boston Universitys miljö-jordforskare Mark Friedl, senior författare på studien publicerad i Naturens klimatförändringar . "Men vi ser också längre växtsäsonger, varmare temperaturer, som drar ut kol ur atmosfären [och in i växter]. Mer CO ₂ i atmosfären fungerar som ett gödningsmedel, ökande tillväxt av träd och växter—så, vetenskapligt, det har funnits den här stora frågan där ute:Vad händer på global nivå med jordens skogar? Kommer de att fortsätta att absorbera lika mycket kol som de gör nu?"

Dagens skogar fångar upp cirka 30 procent av all mänskligt relaterad koldioxid ₂ utsläpp, som Friedl kallar en "stor buffert mot antropogena klimatförändringar." Den nya studien, dock, avslöjar att forskare hittills har underskattat den inverkan som bränder och andra störningar – som timmerskörd – har på jordens nordliga skogar och, på samma gång, har överskattat den tillväxtfrämjande effekten av klimatuppvärmning och stigande atmosfärisk koldioxid ₂ nivåer.

"Nuvarande jordsystemsmodeller tycks ge en felaktig bild av en stor del av den globala biosfären. Dessa modeller simulerar atmosfären, hav, och biosfären, och våra resultat tyder på att [den modellbaserade simuleringen av nordliga skogar] har varit långt borta, säger Friedl, en BU College of Arts &Sciences professor i jord och miljö och tillförordnad chef för BU:s Center for Remote Sensing. Han är expert på att använda satellitbilder för att övervaka jordens ekosystem i global skala.

"Det räcker inte för en skog att absorbera och lagra kol i sin ved och jord. För att det ska vara en verklig fördel, skogen måste förbli intakt – en allt större utmaning i en uppvärmning, mer brandfarligt klimat, säger Jonathan Wang, tidningens huvudförfattare. "Längre norr är hem för stora, täta lager av kol som är mycket känsliga för klimatförändringar, och det kommer att krävas mycket övervakning och ansträngning för att se till att dessa skogar och deras kollager förblir intakta."

Arbetar på sin Ph.D. i Friedls labb, Wang undersökte nya sätt att utnyttja registret över data som samlats in från det mångåriga Landsat-programmet, ett gemensamt NASA/US Geological Survey-uppdrag som i stor utsträckning har avbildat jordens yta från satelliter i decennier, för att förstå hur jordens skogar förändras. Wang säger att nya beräknings- och maskininlärningstekniker för att kombinera stora fjärranalysdatauppsättningar har blivit mycket mer avancerade, "möjliggör övervakning av även de mest avlägsna ekosystemen med oöverträffade detaljer."

Han utvecklade en metod för att få rikare information från 30 års Landsat-data genom att jämföra den med nyare mätningar från NASA:s ICESat-uppdrag, en satellit som bär laserbaserad bildteknik, kallas LiDAR, som kan upptäcka höjden på vegetationen i en skog. Landsat, å andra sidan, upptäcker i första hand skogstäcke men inte hur höga träden är.

Att jämföra de nyare LiDAR-mätningarna med bilddata som samlats in från Landsat under samma tidsperiod, teamet arbetade sedan baklänges för att beräkna hur hög och tät växtligheten var under de senaste tre decennierna. De kunde sedan avgöra hur biomassan i jordens nordliga skogar har förändrats över tiden – och avslöjar att skogarna har förlorat mer biomassa än väntat på grund av allt vanligare och omfattande skogsbränder.

Specifikt, Friedl säger, skogarna tappar barrträd, träd som är symboliska för jordens nordliga skogar, och av goda skäl. "Eldar kommer in och brinner, och sedan växer de mest opportunistiska arterna ut först – som lövträ – som sedan ersätts av barrträd som svartgran, " säger han. "Men under de senaste 30 åren, vilket inte är en lång tidsram i samband med klimatförändringar, vi ser bränder som tar ut fler skogar, och vi ser lövträ som sticker kvar längre istället för att ersättas av barrträd."

Barrträd är bättre anpassade till kalla klimat än lövträd, vilket potentiellt skulle kunna bidra till att skogarnas totala biomassa minskar.

"Ett ofta uttalat argument mot klimatåtgärder är de förmodade fördelarna som ekosystem och samhällen i långt nordligaste länder kommer att åtnjuta av ökad värme, " säger Wang. Han hoppas att studiens upptäckt kommer att hjälpa människor att förstå att den globala klimatkrisen har allvarliga problem för den yttersta norra delen, också. "Det kan bli grönare, på något vis, " han säger, "men i verkligheten gör den klimatdrivna ökningen av skogsbränder att en stor del av de potentiella fördelarna med en uppvärmning, grönare norr."

Wang och Friedls upptäckter kastar ljus över en fråga som skulle ha varit svår att svara på utan hjälp av NASA:s "ögon i himlen".

"Brandregimen förändras på grund av klimatet, och många områden i världens skogar ligger i obebodda områden där effekterna av intensiva bränder kanske inte lätt kan märkas, " säger Friedl. "När stora bitar av fastigheter på platser som Kalifornien går upp i lågor, som får vår uppmärksamhet. Men nordliga skogar, som har några av de största lagren av kol i världen, påverkas av bränder mer än vi insett hittills."