Atoomfysici hebben ontdekt dat de manier waarop rook van bosbranden uit Afrika in wisselwerking staat met wolken boven de Atlantische Oceaan, resulteert in een netto verkoelend effect, wat in strijd is met eerder begrip en implicaties heeft voor wereldwijde klimaatmodellen.

Wolken spelen een prominente rol bij het matigen van het klimaat op aarde, maar hun rol wordt nog steeds slecht begrepen. Over het algemeen, wolken koelen de aarde af door binnenkomend zonlicht terug de ruimte in te reflecteren. De reflectie van de wolken verminderen - met een laag vervuiling, vermindert bijvoorbeeld het verkoelende effect. Echter, nieuw onderzoek naar Proceedings van de National Academy of Sciences door natuurkundigen van UMBC en medewerkers voegt een verrassende draai aan dit model.

Elke herfst, branden razen over centraal en zuidelijk Afrika, waardoor er zoveel rook ontstaat dat het duidelijk zichtbaar is vanuit de ruimte. Wind waait de rook westwaarts over de Atlantische Oceaan, waar het uitstijgt boven de grootste semi-permanente verzameling wolken ter wereld. Voor jaren, wetenschappers geloofden dat over het algemeen, de rook vermindert het koelende effect van de wolken door licht te absorberen dat de wolken eronder anders zouden reflecteren. De nieuwe studie van Zhang en collega's betwist dit effect niet, maar introduceert een nieuw mechanisme dat dit tegengaat door de wolken meer reflecterend te maken.

"Het doel van dit artikel is om naar deze concurrerende processen te kijken. Welke is belangrijker?" vraagt ​​Zhang. Met behulp van gegevens van een LiDAR-systeem op het internationale ruimtestation, recent UMBC-onderzoek wees uit dat de rook- en wolkenlagen veel dichter bij elkaar liggen dan eerder werd waargenomen. Dat betekent de rook, die in de vorm is van kleine deeltjes die bekend staan ​​​​als aerosolen, fysiek kan communiceren met de wolken, invloed op hoe ze zich vormen op microscopisch niveau. Eerdere studies hebben deze microfysische veranderingen meestal over het hoofd gezien als gevolg van de interacties van aerosolen met de wolken.

Wolken hebben "zaden" nodig om te groeien. Een zaadje kan elk klein deeltje zijn waarrond wolkendruppeltjes condenseren. Spuitbussen zijn perfect voor het zaaien van wolken, en met meer zaden, veel kleine wolkendruppeltjes vervangen minder grote druppels, die dan gezamenlijk meer licht weerkaatsen en het verkoelende effect vergroten.

Het team ontdekte dat in rokerige omstandigheden, er zijn bijna twee keer zoveel "zaden" per kubieke centimeter. Door computersimulaties uit te voeren onder verschillende omstandigheden, zij bepaalden dat over het algemeen, "Het seeding-effect is winnen, " zegt Zhang. Dus, in tegenstelling tot lang gekoesterd begrip, het algehele effect van de zwevende rook op de wolken bij Afrika lijkt verkoelend te zijn.

Zhang wijst er snel op dat dit resultaat geen argument is voor branden. "Aerosolen zijn een zeer lokaal fenomeen, en ze zijn ook van korte duur, " hij zegt, dus hun verkoelende effecten zijn van korte duur, te. "De levensduur van kooldioxide en andere broeikasgassen, " die in overvloed vrijkomen wanneer plantaardig materiaal verbrandt, "is honderden jaren."

Het uiteindelijke doel van het team is om wereldwijde klimaatmodellen te verfijnen door de manier waarop ze wolken verklaren te verbeteren. Zhang's andere Ph.D. student en een andere co-auteur, Zhifeng Yang, heeft aan die inspanning bijgedragen door gegevens te analyseren die zijn verzameld door een satelliet die in de lucht blijft (in plaats van in een baan om de aarde te draaien) om een ​​nauwkeuriger beeld te krijgen van hoe bewolking verandert in dagelijkse cycli.

De volgende stap is het evalueren van bestaande klimaatmodellen tegen de nieuwe bevinding van het team. "Nu we weten dat er twee concurrerende mechanismen zijn, en het seeding-effect wint, we kunnen zien of klimaatmodellen deze processen goed inschatten als ze het weer en klimaat in dit gebied voorspellen, " legt Zhang uit.

Een nieuwe NASA-missie genaamd PACE die naar verwachting in 2020 wordt gelanceerd, zal hun inspanningen helpen. Het zal gepolariseerd licht kunnen detecteren, naast alles wat LiDAR kan doen. "Met de nieuwe satelliet kun je dingen vanuit verschillende perspectieven bekijken, " zegt Zhang, en het ontwikkelen van driedimensionale modellen van de interacties tussen aerosolen en wolken. "Hopelijk kunnen we dit fenomeen nog beter bekijken."

Voorbij de aanstaande NASA-missie, wat Zhang en zijn team echt boeit, is de kans om een ​​rol te spelen om ervoor te zorgen dat gemeenschappen over de hele wereld over de beste informatie beschikken terwijl ze zich voorbereiden op de effecten van klimaatverandering.