Incendios forestales récord en Australia

Entre septiembre de 2019 y enero de 2020, se quemó casi el doble de área que en cualquier otro incendio extremo en Australia documentado hasta la fecha. Los incendios alcanzaron su punto máximo entre el 29 de diciembre de 2019 y el 4 de enero de 2020, razón por la cual ahora se los conoce en la literatura científica como el Súper Brote del Año Nuevo Australiano (ANYSO) y se los conoce coloquialmente como los incendios forestales del Verano Negro.

Debido al alto calor, se formaron 38 nubes de fuego (Pyrocumulonimbus, PyroCb para abreviar), que transportaron el humo a grandes alturas a diez veces la velocidad de un ascensor. Más de la mitad de estas nubes PyroCb transportaron las partículas de humo directamente hasta una altura de 14 a 16 kilómetros hacia la estratosfera inferior. Al igual que con una erupción volcánica, lo mismo se aplica a los incendios forestales:cuanto más alto alcanzan las partículas, más se propagan y más duradero es su efecto sobre el clima. Las partículas en las capas atmosféricas inferiores generalmente se eliminan rápidamente por la precipitación (en cuestión de días a unas pocas semanas) y, por lo tanto, tienen poco efecto sobre el clima.

Los incendios forestales en el sureste de Australia emitieron alrededor de 1 millón de toneladas de partículas de humo a la atmósfera a fines del año 2019/20. Esto es aproximadamente cuatro veces más que en los incendios forestales de años anteriores. Las partículas de humo se dispersaron por las latitudes medias del hemisferio sur en unos pocos días debido a los vientos a gran altura y contienen, entre otras cosas, aerosoles de hollín.

Estas partículas oscuras absorben la energía solar y se encuentran entre los forzadores climáticos de corta duración más fuertes que calientan. Sin embargo, el humo de tales incendios forestales extremos aún no se ha representado adecuadamente en los modelos climáticos de aerosoles. Por lo tanto, un equipo de investigación internacional dirigido por TROPOS analizó los incendios forestales del Verano Negro para comprender mejor el impacto de tales eventos en el clima.

Muchas medidas en el hemisferio sur ofrecen una imagen desconcertante

Para su estudio, los investigadores utilizaron datos satelitales del espesor óptico de las capas de aerosol (AVHRR de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) y el lidar espacial CALIOP). Compararon la opacidad atmosférica con las mediciones del fotómetro solar de la red internacional AERONET, que opera estaciones en Punta Arenas (Chile), Isla Amsterdam (Océano Índico), Marambio (cerca de la Península Antártica), Cerro Vechernaya (Antártida Oriental) y en el Polo Sur, entre otros. Además, fueron decisivas las observaciones de larga duración realizadas con dos lidar Raman terrestres en Punta Arenas (Chile) y Río Grande (Argentina), en el extremo sur de América del Sur.

Estas mediciones pueden considerarse representativas de la parte sur del hemisferio sur y también permitieron comparaciones con otros incendios forestales extremos en el hemisferio norte. Ambas mediciones originalmente tenían diferentes objetivos científicos:Las observaciones lidar en Punta Arenas se realizaron como parte de la campaña DACAPO-PESO (Dynamics, Aerosol, Cloud And Precipitation Observations in the Pristine Environment of the Southern Ocean) de noviembre de 2018 a noviembre de 2021. El objetivo principal de esta campaña de medición de la Universidad de Magallanes (UMAG), TROPOS y la Universidad de Leipzig fue estudiar los procesos de interacción aerosol-nube en las condiciones limpias del hemisferio sur.

Las observaciones lidar en Río Grande formaron parte de la misión HALO SOUTHTRAC-GW (Southern Hemisphere Transport, Dynamics, and Chemistry-Gravity Waves), en la que un gran equipo internacional liderado por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) investigó las ondas de gravedad atmosféricas en el Sur America con el avión de investigación HALO en septiembre de 2019. También se utilizó el Lidar autónomo de Rayleigh compacto (CORAL) de DLR, que proporcionó datos importantes sobre las propiedades ópticas del humo entre 15 y 30 kilómetros de altitud. La gran cantidad de datos hizo posible observar un nuevo fenómeno, comparar los incendios forestales con incendios forestales récord anteriores en América del Norte y también establecer conexiones con el agujero de ozono:

Un vórtice de humo único

Se sabe desde hace mucho tiempo que los incendios forestales prácticamente crean su propio clima, pero se observó un nuevo fenómeno en relación con los incendios del Verano Negro en enero-marzo de 2020:un vórtice autosostenible con un diámetro de aproximadamente 1000 km y una extensión vertical de aproximadamente 5 kilómetros Este vórtice extremadamente estable persistió en la estratosfera durante más de 13 semanas, cruzó el Pacífico hacia el este en dos semanas y se cernió sobre la punta de América del Sur durante más de una semana.

A esto le siguió un viaje de 10 semanas alrededor del mundo en dirección oeste que se pudo rastrear durante más de 66 000 km a principios de abril de 2020. El vórtice transportó humo y humedad hasta una altitud de 35 km, una altitud no alcanzada por la troposfera. aerosoles desde la erupción del volcán Pinatubo. Este vórtice atrapó las partículas de humo, impidiendo que se dispersaran y diluyeran. La absorción de la radiación solar por el humo en el centro provocó el calentamiento y la circulación en el sentido contrario a las agujas del reloj, como un área de alta presión en el hemisferio sur.

"Nada como esto se ha observado antes. Esta es la primera evidencia de que el humo también provoca cambios en los vientos en la estratosfera y abre una nueva dirección en la investigación científica. La influencia de los incendios forestales en la atmósfera podría ser mucho mayor de lo que pensábamos anteriormente. ”, subraya el Dr. Albert Ansmann de TROPOS.

ANYSO como nuevo plusmarquista

Las mediciones Lidar de TROPOS de años anteriores permitieron comparar los incendios forestales en Australia con otros dos grandes incendios:los incendios forestales sin precedentes en Canadá (Evento del Noroeste del Pacífico, PNE) en agosto de 2017 habían transportado solo alrededor de un tercio de la masa de aerosol al estratosfera superior en comparación. Durante este evento, el humo de cinco nubes de fuego sobre la Columbia Británica se pudo observar sobre Europa hasta enero de 2018.

También se produjeron incendios extremadamente fuertes en julio/agosto de 2019 en Siberia al norte y noreste del lago Baikal (Evento SIbérico del lago Baikal, SILBE), donde no se observaron nubes de fuego. Por lo tanto, el humo probablemente se elevó lentamente a grandes alturas a través de la radiación solar en una semana. A través de mediciones lidar en el rompehielos de investigación Polarstern, se pudo observar el humo de estos incendios en la región alrededor del Polo Norte durante la expedición internacional MOSAiC entre octubre de 2019 y mayo de 2020.

El humo de los incendios forestales canadienses (PNE) de 2017 comprendió alrededor de 0,3 millones de toneladas de material, formó una capa de aproximadamente 1 a 4 kilómetros de espesor, se elevó a una altitud de 20 kilómetros y permaneció en la atmósfera durante aproximadamente 8 meses. El humo de los incendios forestales siberianos de 2019 (SILBE) formó una capa de unos 7 a 10 kilómetros de espesor, se elevó a una altitud de 18 kilómetros y permaneció suspendido en la atmósfera durante unos 5 meses.

El humo de los incendios forestales australianos de 2019/20 (ANYSO) comprendía alrededor de 1 millón de toneladas de material, formó una capa de unos 10 a 14 kilómetros de espesor, se elevó a una altitud de 24 kilómetros y permaneció en la atmósfera durante unos 20 meses.

"Los incendios forestales australianos de 2019/20 son definitivamente los incendios forestales con el mayor impacto en la atmósfera y el clima global hasta la fecha. Las dimensiones son comparables a la erupción del Pinatubo en Filipinas en 1991. En ese momento, las partículas alcanzaron alturas de 25 kilómetros y permaneció en la atmósfera durante aproximadamente 14 meses. Solo el tamaño de las partículas difiere significativamente:las partículas de ceniza del volcán, con un diámetro de aproximadamente 1 micrómetro, eran aproximadamente el doble de grandes que las partículas de humo de los incendios forestales australianos ". informa Albert Ansmann de TROPOS.

¿El humo como catalizador del agujero de ozono?

En 2020/21, se observaron tres eventos con un agotamiento de la capa de ozono sin precedentes:se formó un agujero de ozono extremadamente fuerte sobre el Ártico central en marzo/abril de 2020, y otros extremos sobre la Antártida entre septiembre y noviembre de 2020 y 2021, respectivamente. Durante los tres eventos, una cantidad inusualmente grande de humo flotó en la atmósfera de las regiones polares, como lo muestran las mediciones de lidar.

Desde el punto de vista de los investigadores, esta es una clara indicación de las correlaciones, ya que observaron una clara correspondencia entre la capa con el agotamiento de ozono más fuerte por encima de las estaciones de las sondas de ozono (14–25 km de altitud), la capa con una mayor concentración de partículas en la superficie sobre Punta Arenas (10–24 km de altitud) y el rango de altitud en el que los datos del satélite CALIOP detectaron nubes estratosféricas polares (principalmente sobre la Antártida a 13–26 km de altitud).

"Se sabe que las nubes estratosféricas polares (PSC) tienen procesos químicos en sus superficies que aceleran el agotamiento del ozono. Por lo tanto, sospechamos firmemente que el humo ha provocado estas nubes altas y que estas nubes, a su vez, han provocado un agotamiento grave del ozono. Esto No sería una buena noticia para la gente de las regiones polares y sus alrededores. Si, como se espera, el cambio climático conduce a incendios forestales más frecuentes y más severos, los agujeros de ozono se extenderían por el Ártico y la Antártida, y con ellos el riesgo de cáncer de piel, " explica Kevin Ohneiser de TROPOS.

Efecto refrescante como una gran erupción volcánica

Los datos también se usaron para una simulación con el moderno modelo climático global de aerosoles ECHAM6.3-HAM2.3. Este modelo utiliza un modelo de microfísica de aerosoles para describir el desarrollo de diferentes tipos de aerosoles. Esto permite estimar su influencia en el balance de radiación de la atmósfera:Las simulaciones del modelo determinaron un efecto de calentamiento en la atmósfera superior (TOA) de +0,5 vatios por metro cuadrado en el hemisferio sur y de +0,25 vatios por metro cuadrado a nivel mundial. En la superficie de la Tierra (parte inferior de la atmósfera, BOA), el forzamiento radiativo solar se estimó en alrededor de -0,75 vatios por metro cuadrado bajo cielos despejados. Esto corresponde al efecto de enfriamiento causado por una gran erupción volcánica.

"Nos sorprendió cuánto aumentaron los incendios forestales en el sureste de Australia la opacidad de las capas superiores de aire del hemisferio sur y, por lo tanto, cambiaron el balance de radiación. Estos cambios influyeron en el clima del hemisferio sur durante un año y medio. Sin embargo, esencialmente se pueden atribuir a solo cuatro días de humo por piroconvección", dice el Dr. Bernd Heinold de TROPOS.

Los incendios forestales se vuelven más importantes para los modelos climáticos

El impacto del aerosol de incendios forestales en el balance de energía de los incendios con nubes de fuego de tan alto nivel probablemente se ha subestimado en los modelos hasta ahora, ya que la distribución vertical del humo es crucial para el efecto radiativo, pero se sabe poco sobre esta propiedad de los incendios forestales. "Estas mejoras son esenciales para cualquier estimación del balance energético de la Tierra y el estado del clima. Por lo tanto, es cada vez más importante permitir que los modelos climáticos manejen mejor el impacto de los incendios forestales en la atmósfera, ya que se espera que aumenten en frecuencia y gravedad. en todo el mundo en respuesta al calentamiento climático antropogénico", explica la profesora Ina Tegen de TROPOS.

"El mayor riesgo de incendios forestales severos está relacionado con la sequía extrema. Los extremos climáticos más frecuentes e intensos también aumentan la probabilidad de que estas nubes de fuego de gran alcance se formen con más frecuencia en el futuro". Incendios récord como el de Australia en 2019/20 podrían repetirse en otras regiones del mundo en los próximos años y tener un impacto cada vez mayor en el clima global. + Explora más

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