De bosbranden in het westen van de Verenigde Staten worden groter, heviger en destructiever door de droogte en ongekende hitte als gevolg van klimaatverandering.

Hun impact blijft echter niet beperkt tot het westen. Uit nieuw onderzoek blijkt dat de branden het weer tot ver buiten hun grenzen kunnen beïnvloeden. Hitte, as, gassen en andere kleine deeltjes die in de lucht terechtkomen, beïnvloeden grootschalige weerpatronen. Uiteindelijk kunnen ze regen- en hagelbuien honderden kilometers benedenwinds met 38 procent verhevigen.

Het toont op grimmige wijze hoe sterk de verschillende gebieden die door klimaatverandering worden getroffen met elkaar verbonden zijn. Dat zegt Jiwen Fan, wetenschapper bij het Pacific Northwest National Laboratory en een van de hoofdauteurs van het onderzoek. Dat werd maandag gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences. ‘Het is echt dramatisch hoeveel meer schade kan worden veroorzaakt met die toename’, zegt ze.

Branden veranderen het weer dichtbij en ver weg

Bosbranden zijn de afgelopen jaren in intensiteit toegenomen. In reactie daarop begonnen wetenschappers de manieren waarop de massale gebeurtenissen het weer beïnvloeden in kaart te brengen, maar tot dusver alleen op enorme of relatief kleine schaal.

Rookpluimen die tot in de hoge atmosfeer reiken, kunnen temperaturen hemisferisch of zelfs wereldwijd beïnvloeden. Zo spuwden de enorme bosbranden van 2019 en 2020 in Australië zoveel rook tot in de stratosfeer, dat het wel een vulkaanuitbarsting leek. Zonlicht werd geblokkeerd en het zuidelijk halfrond koelde uiteindelijk af in de jaren erna.

Andere wetenschappers onderzochten hoe vuurzeeën dramatische, soms oogverblindende weersverschijnselen in de omgeving veroorzaken. Met vrachtwagens vol instrumenten reden onderzoeksteams tot aan vuurkolken die uit intense vlammenzeeën opstegen om te begrijpen waarom ze ontstaan. Ook vlogen ze met vliegtuigen door pyrocumulonimbuswolken hoog erboven. Hieruit schieten vaak brandende sintels en bliksemschichten.

Tijdens het verwoestende bosbrandseizoen van 2018 in Californië, op dat moment het ergste ooit, begon Jiwen Fan zich echter iets af te vragen. Zouden de steeds vaker voorkomende en intensere branden in het westen van de Verenigde Staten niet alleen het weer vlakbij, maar zelfs tot 2400 kilometer benedenwinds kunnen beïnvloeden?

Grote weerpatronen in de VS hebben de neiging om met de heersende winden van west naar oost te trekken. Midden juli, schokkend vroeg in het verwachte bosbrandseizoen, brak de Carr Fire uit in Californië. Het viel Fan op dat enkele dagen daarna een enorme, dagenlange storm de High Plains-regio teisterde. Staten als Wyoming en Colorado kregen te maken met overstromingen door zware regenval, hagelkorrels ter grootte van een honkbal en windvlagen van 140 kilometer per uur. De storm veroorzaakte voor meer dan honderd miljoen dollar aan schade. Was het mogelijk dat de twee met elkaar verband hielden?

Haar team had precies de juiste instrumenten om die vraag te onderzoeken. Eerst spitten ze tien jaar aan meteorologische en bosbrandgegevens door, op zoek naar andere grote branden die zich vlak voor grote stormen voordeden. Die combinatie was eigenlijk vrij zeldzaam. Dat komt omdat het stormseizoen in het midden van de VS rond het begin van de zomer op zijn hoogtepunt is. In het verleden liep dat seizoen ten einde tegen de tijd dat het bosbrandseizoen van augustus en september begon. Maar bosbranden ontstaan steeds vroeger onder invloed van droogte en hitte als gevolg van de klimaatverandering. Vanaf 2010 vond het team grote stormen in het midden van de VS die samenvielen met grote branden in het westen.

Ze concentreerden zich op een storm uit 2018. Met behulp van een weermodel waaraan de effecten van hitte en rook afkomstig van de branden waren toegevoegd, simuleerden ze op verschillende manieren een dagenlange storm. De echte situatie met enorme branden in het westen, een situatie waarin die branden niet bestonden en een reeks experimenten waarbij het effect van enkele kleinere, lokale branden wel en niet werd meegerekend.

De verschillen waren dramatisch. De impact van de branden ver weg in het westen en de lokale branden bij elkaar deed het optreden van hevigere regenval (meer dan twintig millimeter regen binnen een uur) met 38 procent stijgen. Onder deze verhitte omstandigheden kwamen hagelbuien met hagelstenen van wel vijf centimeter (bijna de grootte van een honkbal) met 34 procent vaker voor. De verre branden hadden echter een veel groter effect.

‘De impact is heel groot’, zegt Fan. ‘Dat was wel verrassend.’

Hoe beïnvloeden branden stormen?

Door de resultaten van de modellen te onderzoeken, konden ze twee belangrijke redenen achterhalen waarom de branden benedenwinds zulke dramatische gevolgen hadden.

Ze zagen een zeer hoog hogedrukgebied rond de westelijke bosbranden. Waarschijnlijk was dat het gevolg van de enorme uitstoot van warmte, gassen en deeltjes. Lucht stroomt van hoge naar lage druk. De extra hoge druk in het westen versterkte de winden die oostwaarts naar het stormgebied stroomden. Terwijl het vlak bij de branden kurkdroog was, was de luchtvochtigheid benedenwinds normaal of zelfs iets hoger. De extra harde winden voerden dat vocht rechtstreeks naar de stormgebieden.

Overmatig natte lucht en sterke wind zijn belangrijke ingrediënten voor hevige onweersbuien. Wanneer natte lucht opstijgt, verandert water van gas in druppels. Bij dat proces komt extra warmte vrij in de lucht eromheen. Omdat warme lucht opstijgt, doet die extra warmte de lucht sneller en explosiever opstijgen. Daardoor komt nog meer warmte en dus regen vrij. Harde winden vergroten vaak de krachtige, kronkelige stromen in de atmosfeer, waardoor stormen heviger worden.

De brand had nog een tweede effect. De dikke deken van as en andere deeltjes dreef windafwaarts naar het stormgebied. Water condenseert gemakkelijker als het zich ergens aan kan hechten. Hoe meer deeltjes, hoe meer mogelijkheden om zich te hechten. Als die deeltjes worden meegezogen in een sterke stijgstroom die naar steeds koudere lucht erboven gaat, neemt de kans op hagel toe. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat rookdeeltjes vaak grotere hagelstenen veroorzaakten in het midden van de Verenigde Staten.

‘Het is niet zo dat de gebeurtenis door rook wordt veroorzaakt, maar deze wordt er wel door versterkt.’ Dat zegt Pablo Saide, een atmosferische wetenschapper aan de UCLA die niet bij het onderzoek betrokken was. Het is volgens hem een goed voorbeeld van hoe klimaatverandering het weer beïnvloedt. Niet door meer gebeurtenissen toe te voegen, maar door het karakter van gebeurtenissen te veranderen, waardoor ze meestal heviger worden.

Hij zegt dat het onderzoek ook aantoont hoe klimaatverandering verafgelegen gemeenschappen met elkaar verbindt. Gebeurtenissen zoals bosbranden in het westen treffen nu een veel grotere populatie.

Nog veel te ontwarren

Verwacht wordt dat bosbranden door klimaatverandering grotere proporties zullen aannemen. De brandweer van Californië heeft al gewaarschuwd dat er niet langer een ‘seizoen’ is voor bosbranden. Branden zijn het hele jaar door mogelijk en komen steeds vaker voor. De onweerseizoenen worden ook langer. Bij meer overlap neemt ook de kans op hevigere stormen als gevolg van branden toe.

Hoe deze processen precies werken en hoe groot de gevolgen kunnen zijn, moet nog worden uitgezocht. Mike Fromm, meteoroloog bij het Naval Research Laboratory, wil een veel uitgebreider onderzoek naar zowel de dynamiek op continentale schaal als de details van de regen- en hagelproductie. ‘Er zijn nog veel vragen over de relatie tussen milieuvervuiling en de knetterende onweersbuien’, waarschuwt hij.

Het wordt echter steeds duidelijker dat wat er tijdens de branden gebeurt, niet beperkt blijft tot het gebied van de branden. Rebecca Buchholz is een atmosferische wetenschapper bij het National Center for Atmospheric Research. Ze bestudeert de gezondheidseffecten van de rook van bosbranden, die ver van de oorspronkelijke branden afdrijft. Voor haar benadrukt dit onderzoek dat branden in het westen van de VS niet alleen een lokaal, maar een extra groot benedenwinds effect op het continent hebben.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op nationalgeographic.nl