Apokaliptične slike pustošenja šumskih požara, od spaljenih domova do gradova obavijenih smrtonosnim dimom, šire se brzo i utjelovljuju klimatsku katastrofu koja se razvija u svijetu. Broj mrtvih na Havajima i dalje raste, nakon što je Maui zahvatio najsmrtonosniji američki požar u više od jednog stoljeća. U Kanadi su ekstremni požari koji plamte diljem zemlje rašireniji nego ikad prije, piše BBC.
Istraživanje je pokazalo da su se vjerojatnost i intenzitet šumskih požara povećali zbog porasta globalne temperature koji je uzrokovao čovjek. Ali ima još toliko toga što još ne razumijemo o ovim moćnim fenomenima. Posljednja, ali ne i manje važna je sposobnost šumskih požara da mijenjaju i poremete klimatske sustave dugo nakon što se njihov plamen ugasi.
Oslobađanje golemih količina ugljika
Jedan od najdalekosežnijih načina na koji požari utječu na klimu je njihova sposobnost oslobađanja golemih količina ugljika pohranjenog u drveću i tlu u atmosferu. U začaranoj petlji povratne sprege, dodatni CO2 zatim pridonosi istom dugoročnom zagrijavanju planeta zbog kojeg su sami požari postali vjerojatniji.
Procjenjuje se da su samo 2020. šumski požari u Kaliforniji poništili 16 godina smanjenja emisije stakleničkih plinova u ovoj američkoj saveznoj državi. Može doći do ponovnog rasta šuma, sugeriraju istraživači, ali ne dovoljno brzo da pomogne zadržati globalno zatopljenje ispod granice od 1.5 stupnjeva Celzijevih u odnosu na predindustrijsko doba.
Moguć i kratkotrajni učinak hlađenja
Međutim, nisu svi učinci šumskih požara na klimu tako dugotrajni. Niti svi proizvode zagrijavanje. Blokirajući sunčevu svjetlost i privlačeći dodatne kapljice vode koje posvjetljuju oblake, dimni aerosoli mogu reflektirati sunčevu svjetlost natrag u svemir, što dovodi do lokalnog hlađenja u nižim slojevima atmosfere.
Ovaj učinak hlađenja obično traje samo dok kiša ne ispere aerosole natrag na zemlju. Ipak, kako se šumski požari povećavaju, čak i ti privremeniji učinci proširuju svoj doseg i trajanje. Na primjer, sezona požara u Australiji 2019./2020. proizvela je široko rasprostranjeno zahlađenje izazvano dimom koje je moglo utjecati na nedavni "trostruki pad" u vremenskom obrascu La Niña, pokazuju istraživanja.
Važnost stratosferskih reakcija
Razumijevanje načina na koji različiti učinci šumskih požara međusobno djeluju ključno je za razumijevanje njihovog ukupnog utjecaja na klimu - a time i za usmjeravanje pokušaja čovječanstva da ograniči opasne klimatske promjene.
Izračunavanje neto učinka zagrijavanja ili hlađenja šumskih požara znači razmatranje njihovog utjecaja na različitim vremenskim skalama i razinama atmosfere, od površine prema gore. Jedan pravac istraživanja stoga se usredotočio na stratosferske reakcije koje se odvijaju 6-50 km u zraku.
Ispod ove razine, donja troposfera se zagrijava zbog porasta razine CO2. Ipak, isti trend također hladi stratosferu, gdje rjeđi zrak omogućuje ugljičnom dioksidu da oslobodi svoju energiju u svemir.
Dosad se mislilo da samo vulkani i nuklearne eksplozije mogu izbaciti dim u stratosferu
Donedavno se mislilo da su samo vulkani ili nuklearne eksplozije dovoljno snažni da prekinu ovaj proces hlađenja izbacivanjem dima u stratosferu. Ali kada se veliki šumski požari susreću s odgovarajućim meteorološkim uvjetima, mogu proizvesti goleme prljave grmljavinske oluje koje zamračuju nebo, stvaraju nestalne vjetrove i tornada i izbacuju velike oblake požarnog dima 8 do 14 km iznad površine.
Poznati kao pirokumulonimbusni oblaci ili piroCbs, ovi grmljavinski oblaci ispuštaju aerosole koji mogu putovati tisućama kilometara diljem svijeta. Kad se jednom prenese u zrak, crni ugljik u tim aerosolima apsorbira toplinu, uzrokujući njihovo podizanje i zagrijavanje okolne stratosfere, kaže Matthias Stocker iz Wegener Centra za klimu i globalne promjene na Sveučilištu u Grazu.
Snažno zagrijavanje stratosfere
Njegovo istraživanje o stratosferskom utjecaju velikih šumskih požara pokazalo je da je dim iz sveobuhvatnog širenja piroCb u Australiji 2019./2020. prouzročio vrlo snažno zagrijavanje stratosfere (do 10 stupnjeva Celzijevih) tijekom ranog razvoja oblaka. Tijekom sljedećih nekoliko mjeseci bilo je prosječno 3.5 stupnjeva toplije prije nego što su aerosoli potonuli natrag na zemlju.
Kanada je ove godine doživjela daleko najaktivniju pyroCb godinu u posljednjem desetljeću, ističe David Peterson, meteorolog iz Američkog pomorskog istraživačkog laboratorija u Washingtonu, koji pokušava stvoriti sustav predviđanja kretanja piroCb dima i stvara globalni skup podataka od 2013. godine.
"Najmanje 133 pyroCbs-a primijećena su u Kanadi od početka svibnja, a 153 su uočena u cijelom svijetu", kaže Peterson, što je više nego udvostručilo prethodni sezonski maksimum u zemlji.
Moguća promjena dinamike u stratosferi
Međutim, niti jedan od brojnih piroCb događaja opaženih 2023. ne može se usporediti sa stratosferskim utjecajem super širenja u Australiji 2019./2020. ili događaja na sjeverozapadu Kanade 2017. godine, iznosi Peterson. Oba su događaja proizvela stratosferske oblake dima koji su nadmašili učinak većine vulkanskih erupcija u prošlom desetljeću, zadržavajući se na velikim visinama mnogo mjeseci.
Modeli jasno pokazuju da će se uvjeti za piroCb šumske požare povećati, što znači da postoji mogućnost da učinci takvih aerosola postanu dovoljno značajni da promijene dinamiku u stratosferi i imaju posljedice, smatra Stocker.
Postoji posebna zabrinutost da bi oporavak ozonskog omotača, koji blokira štetno ultraljubičasto zračenje, mogao biti sporiji, a istraživanja su već pokazala neke negativne učinke.
Ne zna se kako stratosfersko zagrijavanje može utjecati na vrijeme
Međutim, još nije poznato kako točno stratosfersko zagrijavanje može utjecati na vrijeme, koje se gotovo kompletno događa u troposferi. Promjene u toplini stratosfere zauzvrat mijenjaju cirkulaciju vjetrova, kaže Karen Rosenlof iz Laboratorija za kemijske znanosti Nacionalne uprave za oceane i atmosferu (NOAA).
"Promjena vjetrova može promijeniti način na koji se valovi šire u stratosferi, a to daje povratne informacije o troposferi. Ali utjecaj na površinsko vrijeme ovisit će o raspodjeli zagrijavanja u stratosferi, tako da nije moguće generalizirati", kaže Rosenlof za BBC.
"Ovo je veliki eksperiment"
"Velika stvar koju smo već naučili jest da šumski požari mogu biti važni zbog nekoliko učinaka u stratosferi. To je veliki eksperiment. I po mom mišljenju, ne želimo isprobavati promjene. Istraživači već vide da može biti štetnih učinaka", kaže Stocker.
Šumski požari također mogu utjecati na klimu na tlu. Jedan mehanizam uključuje promjene u albedu krajolika, odnosno sposobnosti reflektiranja svjetla. Nakon požara, pougljenjene površine mogu smanjiti albedo, što dovodi do povećanja površinskog zagrijavanja. Nasuprot tome, smanjena šumska krošnja može povećati albedo izlaganjem više reflektirajućih entiteta kao što su trava ili snijeg, što dovodi do učinka hlađenja.
Drugi proces uključuje isparavanje vode. Biljke koje rastu ispuštaju vodu iz lišća u procesu poznatom kao transpiracija, a voda također isparava izravno iz tla i krošnji. Zbog toga se okolni zrak hladi. Ali kada šumski požari to potisnu, zagrijavanje se povećava.
Prosječna površinska temperatura može se zagrijavati pet godina od gašenja
Studija iz 2019. koja je istraživala međudjelovanje ovih čimbenika otkrila je da se prosječna površinska temperatura može zagrijavati još pet godina nakon što se plamen ugasi. Utvrđeno je da je smanjena transpiracija glavni uzrok tome, kaže Zhihua Liu, istraživač ekologije na Sveučilištu Montana i glavni autor studije.
"Ako u budućnosti bude češćih i ozbiljnijih požara, ovo zagrijavanje kopnene površine moglo bi pridonijeti zagrijavanju klime. Međutim, interakcije između klimatskog zagrijavanja, dinamike vegetacije i požara vrlo su složene i tek ih trebamo u potpunosti shvatiti", rekao je Liu.
Budući da šumski požari utječu na klimatski sustav na mnogo načina, razumijevanje različitih interakcija i vremenskih okvira ključno je za razumijevanje njihovog ukupnog dugoročnog utjecaja. "Moramo razumjeti neto ishode jer moramo shvatiti koliko brzo treba smanjiti ljudske emisije CO2", kaže Stocker.
"Nadamo se da nećemo isprobati veliki geoinženjerski scenarij"
Postoje prijedlozi da bi solarni geoinženjering, koji bi simulirao učinke hlađenja vulkana i dima šumskih požara, mogao pomoći u rješavanju nekih od najgorih učinaka klimatskih promjena umjetnim ubrizgavanjem aerosola u stratosferu.
"Ali činiti to kada još ne možemo u potpunosti modelirati bezbroj utjecaja šumskih požara, ne bi bilo mudro. U ovom trenutku ne znamo što bi geoinženjering učinio. Proučavanje šumskih požara pomaže nam da shvatimo kakve bi promjene mogle biti, ali nadamo se da nećemo isprobati veliki geoinženjerski scenarij", kaže Stocker.