När ett team av forskare började analysera händelser som påverkade världens klimat 2020, de såg till att överväga de pandemirelaterade avstängningarna som minskade utsläppen och ledde till klarare himmel över många städer.

Men de fann att en helt annan händelse hade en mer omedelbar inverkan på det globala klimatet:de förödande skogsbränderna som brann genom Australien från slutet av 2019 till 2020, pumpande rökplymer som nådde stratosfären och cirklade stora delar av det södra halvklotet.

"Den huvudsakliga klimatpåverkan 2020 var inte alls covid-19, sade John Fasullo, en forskare vid National Center for Atmospheric Research (NCAR) och huvudförfattaren till den nya studien. "Det var explosionen av skogsbränder i Australien."

Studien publiceras online idag i Geofysiska forskningsbrev .

Fasullo och hans NCAR-medförfattare använde avancerade datormodelleringstekniker för att kvantifiera klimatpåverkan från minskningen av trafik och industriell aktivitet relaterad till covid-19, samt röken från bränderna. De fann att de pandemirelaterade avstängningarna av 2020 hade ett relativt blygsamt och gradvis inflytande som kommer att resultera i en genomsnittlig uppvärmning över hela världen på cirka 0,05 grader Celsius i slutet av 2022. Däremot kan bränderna hade en kortare men mer betydande effekt, kyler planeten inom några månader med cirka 0,06 grader Celsius.

Studien belyser de förvånansvärt omfattande effekterna av stora skogsbränder på världens klimatsystem. Även om det kan verka kontraintuitivt att bränder, som är förknippade med varmt väder, kan ha ett tillfälligt kylande inflytande, deras rök tenderar att blockera solljus och modifiera moln.

Forskare har genomfört ett antal studier om de potentiella effekterna av uppvärmningstemperaturer på skogsbränder, som har blivit allt mer destruktiva de senaste åren, liksom de lokala effekterna av bränder på vädret. Men de har ägnat mindre forskning åt vad flammorna kan visa för storskaliga temperatur- och nederbördsmönster.

NCAR-forskningen visar att stora bränder injicerar så många sulfater och andra partiklar i atmosfären att de kan störa klimatsystemet, driva tropiska åskväder norrut från ekvatorn, och potentiellt påverka den periodiska uppvärmningen och avkylningen av tropiska Stillahavsvatten som kallas El Niño och La Niña.

"Vad den här forskningen visar är att regionala skogsbränders inverkan på det globala klimatet kan vara betydande, ", sade Fasullo. "Det finns storskaliga fingeravtryck från bränderna i både atmosfären och havet. Klimatresponsen var i nivå med ett stort vulkanutbrott."

Han och hans medförfattare varnade för att en rad varningar gäller för studien, till stor del på grund av osäkerhet om den fulla omfattningen av utsläppsminskningar under nedstängningen och de exakta klimateffekterna av brandrök.

Studien finansierades av National Science Foundation, som är NCAR:s sponsor, samt av NASA och det amerikanska energidepartementet.

Skillnad mellan hemisfäriska temperaturer

För att upptäcka klimatpåverkan från pandemin och skogsbränder, forskargruppen övergick till uppskattningar av utsläpp från båda dessa händelser. De använde sedan den NCAR-baserade Community Earth System Model för att köra en serie simuleringar för att återskapa det globala klimatet – både med de faktiska utsläppen och utan dem – såväl som under olika atmosfäriska förhållanden och under en tidsperiod från 2015 till 2024. Detta möjliggjorde dem för att fånga skillnaden som utsläppen gjorde för världens klimat och för att få fler insikter än vad som skulle vara möjligt från enbart observationer.

De intensiva simuleringarna, mer än 100 totalt, utfördes på Cheyennes superdator vid NCAR-Wyoming Supercomputing Center.

Som de förväntade sig, Fasullo och hans medförfattare fann att nedstängningarna i samband med covid-19 hade en liten uppvärmningsinverkan på det globala klimatet. Denna effekt, som andra vetenskapliga studier har visat på regional nivå, har att göra med den klarare himlen som blev resultatet av färre utsläpp, vilket gjorde att mer av solens värme nådde jordens yta.

I kontrast, de australiska skogsbränderna kylde det södra halvklotet till en sådan grad att de sänkte jordens genomsnittliga yttemperaturer. Detta beror på att sulfater och andra rökpartiklar interagerar med moln för att göra deras droppar mindre och reflektera mer inkommande solstrålning tillbaka till rymden, minskar absorptionen av solljus vid ytan.

På sin topp, de pandemirelaterade låsningarna ledde till en ökning av solenergin på toppen av atmosfären med cirka 0,23 watt per kvadratmeter, vilket är ett mått som används av klimatforskare för att kvantifiera mängden solvärme som kommer in i och lämnar jordens atmosfär. I kontrast, de australiensiska bränderna kylde jordklotet tillfälligt med nästan en watt per kvadratmeter. (För perspektiv, den genomsnittliga intensiteten av solenergi i toppen av atmosfären som är direkt vänd mot solen är cirka 1, 360 watt per kvadratmeter.)

Genom att cirkla runt södra halvklotet och dröja kvar i atmosfären i månader, rökpartiklarna kylde den södra halvan av planeten oproportionerligt. Som ett resultat, skillnaden mellan halvklotets temperaturer förflyttade tropiska åskväder längre norrut än vanligt. Fasullo sa att ytterligare forskning behövs för att avgöra om röken hade ytterligare effekter, som att påverka El Niño och La Niña.

"Vi har teoretiserat att klimatsystemet reagerar på detta sätt på stora vulkanutbrott, Fasullo sa. "Men de brukar hända vart 30:e år eller så. I kontrast, stora skogsbränder kan inträffa vartannat år och har därför fler återkommande effekter. Vi behöver helt klart lära oss mer om hur de påverkar det globala klimatet."