Bosbranden bedreigen de waterkwaliteit tot acht jaar na de brand, blijkt uit onderzoek

Jaren na bosbranden blijven verontreinigingen de rivieren en beken in het westen van de VS vergiftigen, veel langer dan wetenschappers eerder hadden geschat.

Een studie gepubliceerd in Communications Earth & Environment analyseerde de waterkwaliteit in meer dan 500 stroomgebieden in het westen van de VS en is de eerste grootschalige beoordeling van de waterkwaliteit na bosbranden. Het onderzoek werd geleid door wetenschappers van het Cooperative Institute for Research in Environmental Science (CIRES) aan de Universiteit van Colorado Boulder.

“We probeerden opmerkelijke trends in de waterkwaliteit na bosbranden in het gehele westen van de VS in kaart te brengen, om waterbeheerstrategieën te helpen informeren bij het voorbereiden op de effecten van bosbranden,” zei Carli Brucker, hoofdauteur en voormalige Ph.D.-student aan CU Boulder en Western Water Assessment.

De resultaten toonden aan dat verontreinigingen zoals organische koolstof, fosfor, stikstof en sediment de waterkwaliteit tot acht jaar na een brand kunnen aantasten. Waterbeheerders kunnen deze gegevens gebruiken om zich voor te bereiden op de toekomst en gepast te reageren wanneer bosbranden zich voordoen.

CIRES Fellow en directeur van de Western Water Assessment, Ben Livneh, was de hoofdonderzoeker en co-auteur van de studie. Veel van zijn onderzoek richt zich op hydrologie, of watervoorziening, op continentaal niveau. Toen hij zich realiseerde dat hij dezelfde benadering kon gebruiken om grootschalige trends in waterkwaliteit te begrijpen, was hij enthousiast om de methode te testen.

“Er is veel werk verzet, bijvoorbeeld in de Nationale Klimaatbeoordeling en het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering, dat spreekt over veranderingen in de wereldwijde watervoorziening,” zei Livneh, universitair docent aan de afdeling Civiele, Milieu- en Architectuurtechniek. “Maar die beoordelingen wijzen op deze kloof in waterkwaliteitsbeoordelingen in een continentale context, terwijl mensen zoals ik in de fysieke hydrologie al een tijdje nadenken over de uitdagingen op continentaal niveau.”

Onderzoekers weten al lange tijd dat vuur as en bodemvernietiging bijdragen aan verslechtering van de waterkwaliteit. Tot nu toe was eerder onderzoek echter grotendeels beperkt tot staats- en gemeentelijke studies—steden en dorpen testen de waterkwaliteit in lokale beken en rivieren na grote branden.

Voor de nieuwe studie analyseerde het team meer dan 100.000 watermonsters van 500 locaties: de helft uit verbrande rivierbassins en de helft uit ongeschonden gebieden. Ze maten de niveaus van organische koolstof, stikstof, fosfor en sediment, evenals de troebelheid van elk monster.

Om de impact van bosbranden te begrijpen, bouwde het team datagestuurde modellen om te meten hoeveel verontreinigingen veranderden in elk bassin voor en na de branden. In de laatste stap verzamelden ze gegevens om het gemiddelde in de verbrande bassins voor elk jaar voor en na de brand te vinden, en vergeleken die met de ongeschonden bassins.

De resultaten toonden aan dat stroomgebieden langer nodig hebben om te herstellen na bosbranden dan eerdere studies hadden vastgesteld. Organische koolstof, fosfor en troebelheid zijn aanzienlijk verhoogd in de eerste één tot vijf jaar na de brand. Stikstof en sediment vertonen significante verhogingen tot acht jaar na de brand. De effecten van branden waren ernstiger in meer beboste gebieden.

“Het kan twee jaar, tot acht jaar duren, voordat het effect volledig te voelen is,” zei Livneh. “Soms kan het een vertraagd effect zijn, wat betekent dat het niet allemaal meteen gebeurt, of soms heb je een grote storm nodig die genoeg van de achtergebleven verontreinigingen mobiliseert.”

Elk stroomgebied in de studie ondervond de effecten anders. Dit hangt waarschijnlijk samen met waar de brand toesloeg—een brand dichter bij de rivier zou ernstiger zijn dan een brand verderop. Verschillende bodems, vegetatie en weersomstandigheden veranderen ook de impact in elk stroomgebied, wat het moeilijk maakt om voor de toekomst te plannen.

“Er is een enorme variabiliteit in sedimentatieniveaus,” zei Brucker, die nu als consultant werkt. “Sommige beken zijn volledig vrij van sediment na bosbranden, terwijl andere 2.000 keer de hoeveelheid sediment bevatten.”

Ondanks de variabiliteit tussen rivierbassins biedt de studie concrete cijfers die inzicht geven aan waterbeheerders in het westen van de VS. Onderzoekers hopen dat de resultaten betere richtlijnen bieden voor toekomstige planningsinspanningen om de veerkracht tegen bosbranden te vergroten.

“Ik hoop dat het aanbieden van concrete cijfers een grote impact heeft op waterbeheerders,” zei Brucker. “Je kunt geen verbeteringen in veerkracht financieren op basis van algemene zorgen. Waterbeheerders hebben echte cijfers nodig voor planning, en dat is wat we bieden.”