De Australische zomer van 2019-2020, ook wel ‘Black Summer’ genoemd, werd ontsierd door enorme bosbranden. Onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam, SRON Netherlands Institute for Space Research en KNMI hebben nu met behulp van satellietdata bepaald hoeveel CO₂ er daarbij vrij is gekomen. De bosbranden produceerden bijna tweemaal zoveel CO₂ als het jaarlijkse verbruik van fossiele brandstoffen in heel Australië. Publicatie in Nature.

De bosbranden, in overwegend eucalyptusbossen, woedden gedurende een periode van drie maanden. Het Nederlandse team van wetenschappers van de VU en SRON schat nu de totale CO₂-uitstoot op ruim 700 miljard kilogram. Dat is bijna het dubbele van de jaarlijkse uitstoot door het verbruik van fossiele brandstoffen in heel Australië en vergelijkbaar met de jaarlijkse uitstoot door het wereldwijde vliegverkeer.

Satellietinstrument TROPOMI

Bosbrand-emissiemodellen gaven eerder al schattingen van emissies, maar die vertoonden uiteenlopende variaties. VU-/SRON-onderzoeker en eerste auteur Ivar van der Velde: ”Door satellietdata van atmosferische koolmonoxide (CO) concentraties in te zetten, kunnen we de totale CO₂-uitstoot veel beter inschatten. Daarvoor gebruikten we het Nederlandse satellietinstrument TROPOMI. Dat meet niet de uitstoot van branden, maar de impact op de hoeveelheid CO in de atmosfeer. We hebben een atmosferisch transportmodel gebruikt om de CO-uitstoot aan de grond te vertalen naar CO-concentraties in de atmosfeer. Vervolgens pasten we de schattingen van CO-emissies zo aan in het model dat we de gesimuleerde hoeveelheid koolmonoxide consistent maakten met de TROPOMI-metingen.” Omdat de verhouding tussen CO en CO₂ die vrijkomt bij branden in eucalyptusbossen vrij goed bekend is uit veldmetingen, konden de onderzoekers daarna ook de CO₂-uitstoot van de ‘Black Summer’-branden herleiden.

“TROPOMI stelt ons in staat om ook bosbranden en emissies van koolmonoxide veel nauwkeuriger te monitoren vanuit de ruimte dankzij de hoge precisie van het instrument tot dicht aan de onderste luchtlagen waar de branden zich afspelen”, aldus Ilse Aben, VU-hoogleraar en hoofd van het TROPOMI-team bij SRON.

Nieuw verschijnsel

Natuurbranden zijn op zichzelf een natuurlijk jaarlijks terugkerend fenomeen in Australië. Klimaat- en bosbrandexpert Guido van der Werf (VU): “Er zijn met name veelvuldig branden in het savanne-landschap van Australië. Het unieke van de ‘Black Summer’-branden is dat ze extreem groot waren en dat ze woedden in eucalyptusbossen waar we dit soort grote branden eigenlijk niet vaak zien.” Het onderzoek werpt daarom nieuwe vragen op over deze (nog) zeldzame, maar zeer grote branden. De verwachting is dat deze branden in de toekomst vaker zullen voorkomen. Van der Werf vervolgt: “Dit zal een snel herstel van de getroffen bossen bemoeilijken waardoor een deel van de uitgestoten CO₂ minder snel gecompenseerd wordt door CO₂-opname bij hergroei. Een deel van de uitgestoten CO₂ blijft dus langer in de atmosfeer en draagt zo bij aan de opwarming van de aarde. Dit staat in schril contrast met de vaak kleinere natuurbranden die over het algemeen worden gezien als klimaatneutraal omdat hergroei relatief snel na de brand kan plaatsvinden. We hebben dus mogelijk te maken met een nieuw fenomeen dat eerder lijkt op branden die worden waargenomen bij grootschalige ontbossing, zoals aan de randen van de Amazone. Zulke ontbossingsbranden veroorzaken netto CO₂-uitstoot doordat biomassa permanent uit het ecosysteem wordt verwijderd om plaats te maken voor meer landbouwgrond.“ Gezien de huidige opwarming van de aarde is het volgens de onderzoekers goed mogelijk dat de frequentie, duur en omvang van natuurbranden in Zuidoost-Australië—en mogelijk ook elders—in de toekomst alleen maar zullen toenemen. Dit zal bijdragen aan nog snellere stijging van CO₂-concentraties dan verwacht.

Onderschrift foto: De koolmonoxideconcentratie [mol/m²] gemeten met TROPOMI over Australië op 20 december 2019. De hevige bosbranden veroorzaakten een sterke toename van koolmonoxide in de atmosfeer. Het TROPOMI-team heeft hieruit nu ook totale CO₂-uitstoot van de bosbranden berekend: tweemaal zoveel als het jaarlijkse verbruik van fossiele brandstoffen in heel Australië.

Publicatie

Ivar R. van der Velde, Guido R. van der Werf, Sander Houweling, Joannes D. Maasakkers, Tobias Borsdorff, Jochen Landgraf, Paul Tol, Tim A. van Kempen, Richard van Hees, Ruud Hoogeveen, J. Pepijn Veefkind & Ilse Aben, ‘Vast CO₂ release from Australian fires in 2019–2020 constrained by satellite’, Nature

Australian ‘Black Summer’ wildfires produced almost twice as much CO₂ as all Australians in a year

The Australian summer of 2019-2020, also known as the ‘Black Summer’, was characterized by a series of devastating wildfires. Researchers from VU Amsterdam, SRON Netherlands Institute for Space Research and KNMI have determined the amount of CO₂ released by these fires using satellite data. The wildfires produced nearly twice as much CO2 as Australia’s annual fossil fuel consumption. Publication in Nature.

The wildfires in predominantly eucalyptus forests raged for a period of three months in 2019-2020. The Dutch team of scientists from the VU and SRON now determine the total CO₂ emissions at over 700 billion kilograms. That is nearly double the annual emissions from fossil fuel consumption across Australia and comparable to annual emissions from air travel globally.

Satellite instrument TROPOMI

Forest fire models had already provided estimates, but those returned varying results. The team of researchers decided to use a different method to estimate CO₂ emissions. VU/SRON researcher and first author Ivar van der Velde explains: ”By using satellite data of atmospheric carbon monoxide (CO) concentrations, we can much better estimate the total CO₂ emissions. For that we used the Dutch space instrument TROPOMI. It doesn’t measure the emission magnitude of fires, but the impact on the amount of CO in the atmosphere. We used an atmospheric transport model to translate CO emissions at the surface into CO concentrations in the atmosphere. Next, we optimized the CO emissions in the model to match the CO observed with TROPOMI.” Because the ratio between CO and CO₂ released during fires in eucalyptus forests is fairly well known from field measurements, the researchers were also able to derive the CO₂ emissions from these ‘Black Summer’ fires.

“TROPOMI enables us to monitor wildfires and carbon monoxide emissions much more accurately from space thanks to the high precision of the instrument down to the lowest layers in the atmosphere where the fires occur,” says Ilse Aben, VU professor and head of the TROPOMI research team at SRON.

New phenomenon

Wildfires are a natural recurring phenomenon in Australia. Climate and forest fire expert Guido van der Werf (VU): “Particularly in Australia’s savanna regions fires occur frequently. The uniqueness of the ‘Black Summer’ fires is that they were extremely large and raged in eucalyptus forests where we usually don’t see these kinds of large fires.” This research therefore raises new questions about these (still) rare, but very large fires, which are expected to become more frequent in the future. Van der Werf continues: “This will hamper rapid recovery of the affected forests, and part of the emitted CO₂ will not be compensated for by CO₂ uptake during post-fire regrowth. Some of the emitted CO₂ will therefore remain longer in the atmosphere and thus contribute to global warming. This is in stark contrast to the often small wildfires that are generally seen as climate neutral because regrowth can occur relatively quickly after the fire. As a result, we may be dealing with a new phenomenon that is more similar to fires seen during large-scale deforestation, such as in the Amazon. Such deforestation fires are responsible for net CO₂ emissions as biomass is permanently removed from the ecosystem to make way for more farmland.“ Given current global warming trends, the researchers say it is quite possible that the frequency, duration and magnitude of wildfires in Southeast Australia—and perhaps elsewhere—will only increase in the future. This will contribute to an even faster rise in CO₂ levels than anticipated.

Caption header image: The carbon monoxide concentration [mol/m²] measured with TROPOMI over Australia on December 20, 2019. The severe wildfires caused a strong increase of carbon monoxide in the atmosphere. The TROPOMI team has calculated the total CO₂ emissions from these wildfires: almost twice as much than CO₂ from the annual consumption of fossil fuels across Australia.

Publication

Ivar R. van der Velde, Guido R. van der Werf, Sander Houweling, Joannes D. Maasakkers, Tobias Borsdorff, Jochen Landgraf, Paul Tol, Tim A. van Kempen, Richard van Hees, Ruud Hoogeveen, J. Pepijn Veefkind & Ilse Aben, ‘Vast CO₂ release from Australian fires in 2019–2020 constrained by satellite‘, Nature