Terwijl verwoestende bosbranden blijven woeden in het westen van de VS en Canada, een team van milieu-ingenieurs aan de Washington University in St. Louis heeft ontdekt dat lichtabsorberende organische deeltjes, ook bekend als bruine koolstofaërosol, bij bosbranden verliest rook zijn vermogen om zonlicht te absorberen naarmate het langer in de atmosfeer blijft.

Rajan Chakrabarty, assistent professor, en Brent Williams, de Raymond R. Tucker Distinguished InCEES universitair hoofddocent loopbaanontwikkeling, beide aerosolwetenschappers van het ministerie van Energie, Milieu- en chemische technologie in de School of Engineering &Applied Science, en hun laboratoria ontdekten dat bruine koolstofaerosol zijn eigenschappen verandert van lichtabsorberend naar lichtverstrooiend naarmate het langer in de atmosfeer blijft. Wanneer het voor het eerst wordt uitgezonden, de rook is bruin en heeft een verwarmend effect op de atmosfeer. Maar gedurende meerdere dagen in de atmosfeer, de rook wordt geleidelijk wit en heeft een aanzienlijk verminderd verwarmend effect. De resulterende witte rook draagt ​​ruwweg bij aan een vermindering van de lichtabsorptie van ongeveer 46 procent in vergelijking met de bruine rook.

"Onze studie werpt twijfels op over de opwarmingsimplicaties van bruine koolstof, Chakrabarty zei. "Als er geen rekening wordt gehouden met deze levenscyclusanalyse, klimaatmodellen zouden door deze aerosolen heel goed kunnen leiden tot overschatte waarden van opwarming."

Resultaten van het onderzoek werden gepubliceerd in een vroege online publicatie in Brieven over milieuwetenschap en technologie 21 sept.

Terwijl wetenschappers al zwarte koolstof hebben geïdentificeerd, of roet, als het belangrijkste lichtabsorberende en verwarmende middel, er is minder bekend over de effecten van bruine koolstof van smeulende bosbranden op de atmosfeer. Er zijn veel onzekerheden over de rol van deze aerosolen bij het versterken van de atmosferische opwarming, aldus de onderzoekers.

chakrabarty, Williams en hun laboratoriumleden deden de ontdekking door veenbrandstoffen te verbranden, verkregen uit verschillende regio's van Alaska met de hulp van de U.S. Forest Service, in hun verbrandingskamer. Smeulende veenbranden in de boreale bossen zijn een belangrijke bron van organische aerosol- en koolstofemissies. In een unieke gesimuleerde omgeving, het team bestudeerde de veranderingen in de fysica, scheikunde, optische eigenschappen en samenstelling van de bruine koolstofrook gedurende meerdere dagen. Door de rookpluimen bloot te stellen aan ultraviolette straling en oxidanten, zoals ozon, in een fotochemische reactor, ze kunnen de natuurlijke effecten in de atmosfeer nabootsen.

Toen de rook voor het eerst uit de brandwonden kwam, het was een modderig bruin van de manier waarop het de kortere zichtbare golflengten absorbeerde (blauw tot groen).

"We zagen dat naarmate de rook ouder wordt in onze gesimuleerde atmosfeer, we vergroten de mate waarin de chemische veranderingen kunnen plaatsvinden, " zei Willems, directeur van het Washington University Climate Change Program (WUCCP). "Omdat deze chemie in de atmosfeer plaatsvindt, de rookdeeltjes worden met de dag lichter van kleur. Als de deeltjes altijd bruin bleven, ze zouden blijven bijdragen aan de opwarming omdat ze meer straling absorberen. Als ze na een paar dagen in de atmosfeer wit worden, ze zullen gaan bijdragen aan koeling door meer straling te verstrooien."

Chakrabarty zei dat de resultaten gunstig zullen zijn voor wetenschappers voor het verfijnen van klimaatmodellen en algoritmen voor het ophalen van satellieten. Het zal ook verschillende federale agentschappen helpen die werken aan het begrijpen van bosbranden.

"Wildbranden zullen de belangrijkste bron van luchtvervuiling zijn vanwege tientallen jaren van brandbestrijding en verhoogde brandstofbelasting, Chakrabarty zei. "We hebben tot op zekere hoogte controle uitgeoefend op reguliere emissies, zoals die van voertuigen en industrieën, maar dit is de natuur, en het is heel moeilijk te controleren."

Williams zei dat het langdurige landbeheer in het Westen en de opwarming in het noordelijke deel van het land hebben geleid tot een toename van brandbare brandstoffen naarmate de klimaatverandering vaker voorkomt.

"Gebeurtenissen zoals droogte, overstromingen en invasieve plagen kunnen allemaal uw vegetatie doden, dus je hebt staan, dode vegetatie met een hele bosbodem vol brandstof klaar om te gaan, " zei Williams. "Al onze modellen voorspellen dat deze branden extremer zullen worden. Naast de klimaatimplicaties die in dit onderzoek centraal stonden, districten voor luchtkwaliteitsbeheer maken zich ook grote zorgen over de gevolgen voor de gezondheid voor gemeenschappen die door deze bosbranden een slechtere luchtkwaliteit zullen hebben."