Japanse en Amerikaanse onderzoekers ontwikkelden een geavanceerd model om het vermogen van zwarte koolstofdeeltjes te beoordelen om zonlicht te absorberen en bij te dragen aan de opwarming van de aarde. Het model bereikte een hogere gevoeligheid dan verkregen door eerdere modellen, omdat het rekening hield met zowel de deeltjesgrootte als de complexe mengtoestanden van zwarte koolstof in lucht. Dit geavanceerde model zal helpen bij de beoordeling van de effectiviteit van het verwijderen van zwarte koolstof uit de atmosfeer om klimaatverandering te onderdrukken.

Zwarte koolstof verwijst naar kleine koolstofdeeltjes die zich vormen tijdens onvolledige verbranding van op koolstof gebaseerde brandstoffen. Zwarte koolstofdeeltjes absorberen zonlicht, dus ze worden geacht bij te dragen aan de opwarming van de aarde. Echter, de bijdrage van zwarte koolstof aan de verwarming van de atmosfeer van de aarde is momenteel onzeker. Er zijn modellen nodig die het opwarmende effect van zwarte koolstof op onze atmosfeer nauwkeurig kunnen beoordelen, zodat we de bijdrage van deze kleine koolstofdeeltjes aan klimaatverandering kunnen begrijpen. De mengtoestand van zwarte koolstofdeeltjes en hun deeltjesgrootte hebben een sterke invloed op hun vermogen om zonlicht te absorberen, maar de huidige modellen hebben grote onzekerheden in verband met zowel de deeltjesgrootte als de mengtoestand.

Onderzoekers van de universiteiten van Nagoya en Cornell hebben hun expertise gebundeld om een ​​model te ontwikkelen dat het directe stralingseffect van zwarte koolstof met hoge nauwkeurigheid kan voorspellen. Het team bereikte een dergelijk model door rekening te houden met verschillende deeltjesgroottes en mengtoestanden van zwarte koolstofdeeltjes in lucht.

"De meeste aerosolmodellen gebruiken een of twee zwarte koolstofmengtoestanden, die niet voldoende zijn om de mengtoestanddiversiteit van zwarte koolstof in lucht nauwkeurig te beschrijven, "zegt Hitoshi Matsui." Ons model is van mening dat zwarte koolstofdeeltjes meerdere mengtoestanden in lucht hebben. Als resultaat, we kunnen het vermogen van zwarte koolstofdeeltjes om lucht te verwarmen nauwkeuriger modelleren dan in eerdere schattingen."

De onderzoekers ontdekten dat het directe stralingseffect van zwarte koolstof dat door hun model werd voorspeld, alleen zeer gevoelig was voor de deeltjesgrootteverdeling wanneer de complexe mengtoestanden van zwarte koolstof op de juiste manier werden beschreven.

Het ontwikkelde model heeft een hoge gevoeligheid verkregen omdat het factoren berekende zoals de levensduur van zwarte koolstof in de atmosfeer, het vermogen van zwarte koolstof om zonlicht te absorberen, en het effect van materialen die de zwarte koolstofdeeltjes bekleden op hun vermogen om zonlicht realistisch te absorberen. Al deze factoren worden beïnvloed door de deeltjesgrootte en de mengtoestand van zwarte koolstof.

De resultaten laten zien dat het goed beschrijven van de deeltjesgrootte en mengtoestand van zwarte koolstof erg belangrijk is om de bijdrage van zwarte koolstof aan klimaatverandering te begrijpen.

De resultaten van het team suggereren dat de interacties van zwarte koolstof met atmosferische en regenpatronen waarschijnlijk complexer zijn dan eerder werd aangenomen. Het ontwikkelde model verbetert ons vermogen om de effectiviteit te schatten van het verwijderen van zwarte koolstof uit de atmosfeer om toekomstige veranderingen in temperatuur te onderdrukken, die zouden moeten helpen bij het sturen van onderzoek naar strategieën om de klimaatverandering te beperken.