Eeuwenoude rookdeeltjes die in het ijs zijn bewaard, onthullen een vurig verleden op het zuidelijk halfrond en werpen een nieuw licht op de toekomstige gevolgen van de wereldwijde klimaatverandering, volgens nieuw onderzoek gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .

"Tot nu toe, de omvang van eerdere brandactiviteit, en dus de hoeveelheid rook in de pre-industriële atmosfeer, is niet goed gekarakteriseerd, " zei Pengfei Liu, een voormalig afgestudeerde student en postdoctoraal fellow aan de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) en eerste auteur van het artikel. "Deze resultaten zijn van belang voor het begrijpen van de evolutie van klimaatverandering van de jaren 1750 tot vandaag, en voor het voorspellen van het toekomstige klimaat."

Een van de grootste onzekerheden als het gaat om het voorspellen van de toekomstige gevolgen van klimaatverandering, is hoe snel de oppervlaktetemperaturen zullen stijgen als reactie op de toename van broeikasgassen. Het voorspellen van deze temperaturen is ingewikkeld omdat het de berekening van concurrerende opwarmings- en afkoelingseffecten in de atmosfeer inhoudt. Broeikasgassen houden warmte vast en verwarmen het oppervlak van de planeet, terwijl aërosoldeeltjes in de atmosfeer van vulkanen, branden en andere verbranding koelen de planeet door zonlicht te blokkeren of bewolking te zaaien. Begrijpen hoe gevoelig de oppervlaktetemperatuur is voor elk van deze effecten en hoe ze op elkaar inwerken, is van cruciaal belang voor het voorspellen van de toekomstige impact van klimaatverandering.

Veel van de huidige klimaatmodellen vertrouwen op vroegere niveaus van broeikasgassen en aerosolen om hun voorspellingen voor de toekomst te valideren. Maar er is een probleem:hoewel pre-industriële niveaus van broeikasgassen goed gedocumenteerd zijn, de hoeveelheid rookaërosolen in de pre-industriële atmosfeer is dat niet.

Om rook te modelleren op het pre-industriële zuidelijk halfrond, het onderzoeksteam keek naar Antarctica, waar het ijs de rookdeeltjes van branden in Australië opsloot, Afrika en Zuid-Amerika. Ice core-wetenschappers en co-auteurs van de studie, Joseph McConnell en Nathan Chellman van het Desert Research Institute in Nevada, gemeten roet, een belangrijk bestanddeel van rook, afgezet in een reeks van 14 ijskernen van over het hele continent, veel geleverd door internationale medewerkers.

"Roet dat in gletsjerijs is afgezet, weerspiegelt rechtstreeks de atmosferische concentraties uit het verleden, dus goed gedateerde ijskernen bieden de meest betrouwbare langetermijngegevens, ' zei McConnell.

Wat ze vonden was onverwacht.

"Hoewel de meeste studies hebben aangenomen dat er minder brand plaatsvond in het pre-industriële tijdperk, de ijskernen suggereerden een veel vuriger verleden, tenminste op het zuidelijk halfrond, " zei Loretta Mickley, Senior Research Fellow in Chemistry-Climate Interactions bij SEAS en senior auteur van het artikel.

Om rekening te houden met deze rookniveaus, de onderzoekers voerden computersimulaties uit die zowel bosbranden als de brandende praktijken van inheemse mensen verklaren.

"De computersimulaties van vuur laten zien dat de atmosfeer van het zuidelijk halfrond in de eeuw voor de industriële revolutie erg rokerig had kunnen zijn. De roetconcentraties in de atmosfeer waren tot vier keer groter dan eerdere studies suggereerden. Het grootste deel hiervan werd veroorzaakt door wijdverbreide en regelmatig verbranden door inheemse volkeren in de pre-koloniale periode, " zei Jed Kaplan, Universitair hoofddocent aan de Universiteit van Hong Kong en co-auteur van de studie.

Dit resultaat komt overeen met de ijskernrecords die ook aantonen dat roet overvloedig was vóór het begin van het industriële tijdperk en relatief constant is gebleven gedurende de 20e eeuw. De modellering suggereert dat naarmate het landgebruik verandert, de brandactiviteit afneemt, de uitstoot van de industrie nam toe.

Wat betekent deze bevinding voor toekomstige oppervlaktetemperaturen?

Door het koelend effect van rookdeeltjes in de pre-industriële wereld te onderschatten, klimaatmodellen hebben mogelijk het opwarmingseffect van koolstofdioxide en andere broeikasgassen overschat om de waargenomen stijgingen van de oppervlaktetemperaturen te verklaren.

"Klimaatwetenschappers weten dat de meest recente generatie klimaatmodellen de gevoeligheid van de oppervlaktetemperatuur voor broeikasgassen heeft overschat. maar we weten niet waarom of met hoeveel, " zei Liu. "Dit onderzoek biedt een mogelijke verklaring."

"Het is duidelijk dat de wereld aan het opwarmen is, maar de belangrijkste vraag is hoe snel het zal opwarmen als de uitstoot van broeikasgassen blijft stijgen. Dit onderzoek stelt ons in staat om onze voorspellingen in de toekomst te verfijnen, ' zei Mickley.