Grote hoeveelheden zwarte koolstofdeeltjes van bosbranden bereiken de stratosfeer waar ze een sterke lokale verwarming kunnen veroorzaken en zo het regionale klimaat kunnen beïnvloeden.

bosbranden, zoals die momenteel branden in Californië, een grote milieu-impact hebben. Ongecontroleerde branden kunnen tienduizenden hectares in brand steken, vernietig vegetatie en nederzettingen, en de lokale en regionale luchtkwaliteit ernstig aantasten. Een internationaal team van wetenschappers, geleid door Yafang Cheng en Hang Su van het Max Planck Institute for Chemistry in Mainz, hebben nu ontdekt dat de impact van bosbranden op de atmosfeer zelfs sterker kan zijn dan eerder werd gedacht. De onderzoekers ontdekten dat grote hoeveelheden roet, die veel zwarte koolstof bevat en vrijkomt bij bosbranden, kan door de troposfeer worden getransporteerd naar de onderste stratosfeer op ongeveer 10 kilometer hoogte. Zwarte koolstof is het sterkst lichtabsorberende aërosolmateriaal van branden en wordt beschouwd als een van de belangrijkste individuele klimaatverwarmers.

De zwarte koolstofconcentraties in brandpluimen waren meer dan 20 keer hoger dan in de achtergrondatmosfeer, en de meeste zwarte koolstofdeeltjes waren bedekt met een dikke laag andere chemische stoffen die hun lichtabsorptie verbeterden. De hoge concentraties en dikke coating van zwarte koolstofdeeltjes impliceren een sterke lokale verwarming in de onderste stratosfeer die het regionale klimaat aanzienlijk kan beïnvloeden. De resultaten van het onderzoek zijn zojuist gepubliceerd in PNAS , het wetenschappelijke tijdschrift van de Amerikaanse National Academy of Sciences.

Om de gegevens te verzamelen, de wetenschappers integreerden een speciaal ontworpen Single Particle Soot Photometer (SP2) in een luchtvrachtcontainer aan boord van een Airbus A340-600 van de Duitse Lufthansa-luchtvaartmaatschappij. De SP2 kan individuele roetdeeltjes detecteren en de concentratie en coating van zwarte koolstofaerosolen bepalen. De studie analyseerde metingen die plaatsvonden tijdens 22 vluchten tussen Europa en Noord-Amerika van augustus 2014 tot oktober 2015. inclusief bemonstering over in totaal 230 vlieguren, meestal op hoogtes in het bereik van 10 tot 12 km. Het onderzoek maakte deel uit van het CARIBIC-project dat een innovatieve benadering nastreeft om de samenstelling van de atmosfeer te bestuderen, chemische en fysische processen, en klimaatverandering met behulp van passagiersvliegtuigen.

"In de stratosfeer, een zwart koolstofdeeltje kan een veel sterker effect hebben op het klimaat dan op lagere hoogten vanwege intensere zonnestraling, verdere verbetering van de terugverstrooiing van wolken, en lange verblijftijden van deeltjes, " zegt Yafang Cheng, hoofdonderzoeker van het CARIBIC-SP2 black carbon-project en leider van een onafhankelijke Minerva-onderzoeksgroep aan het Max Planck Institute for Chemistry.

"Via diepe convectie en specifieke weersomstandigheden, de uitstoot van bosbranden kan naar de onderste stratosfeer worden getransporteerd, waar we tijdens een groot aantal intercontinentale vluchten hoogwaardige meetgegevens hebben verzameld, " voegt Jeannine Ditas toe, een postdoctoraal onderzoeker in de groep van Cheng, die aan de SP2-metingen hebben gewerkt.

Verlengde warme seizoenen, drogere bodems en vegetatie, en veranderende neerslagpatronen leiden in veel delen van de wereld tot frequentere natuurbranden met een langere duur en intensiteit. "Langetermijnmetingen en metingen met een groot bereik zijn essentieel om te kwantificeren hoe bosbranden de atmosfeer beïnvloeden en om ons begrip van de huidige en toekomstige klimaatverandering te verbeteren, ", zegt Chen.

"Als volgende stap we zijn van plan de waarnemingen uit te breiden naar Afrika en Azië, waar bosbranden heel gewoon zijn, " voegt Hang Su toe, een mede-onderzoeker, onderzoeksgroepleider aan het Max Planck Instituut voor Chemie en professor aan de Jinan Universiteit in Guangzhou, China. Verdere analyses van de meetgegevens zullen het lot van aërosolen in de stratosfeer en hun interacties met wolken behandelen.