Terwijl bosbranden en hittegolven het westen van de Verenigde Staten onder druk zetten, bezorgdheid over droogte neemt toe:droge landschappen branden sneller, en regen kan helpen bij het blussen van branden die al woeden. Maar wildvuurrook kan ervoor zorgen dat die essentiële regen niet valt.

Een nieuwe studie vindt dat kleine deeltjes in rook van bosbranden de manier waarop druppeltjes in wolken worden gevormd, beïnvloeden. mogelijk resulterend in minder regen en verergering van droge omstandigheden die branden aanwakkeren.

Wanneer bosbranden rook de atmosfeer in sturen, kleine deeltjes vliegen ermee op. Waterdruppels kunnen condenseren op de deeltjes in wolken.

De auteurs van het onderzoek verwachtten een toename van het aantal waterdruppels dat zich in wolken vormt als gevolg van bosbranden, omdat meer deeltjes meer druppels creëren. Maar het verschil tussen rokerige en schone wolken was groter dan verwacht, met rokerige wolken die ongeveer vijf keer zoveel druppeltjes bevatten als hun schone tegenhangers. Rokerige druppeltjes waren ook half zo groot als ongerepte druppeltjes.

Dat verschil in grootte is wat zou kunnen voorkomen dat de druppels vallen. Omdat kleine druppeltjes minder snel groeien en uiteindelijk als regen vallen, bosbranden in het westen van de VS kunnen minder regen betekenen tijdens het bosbrandseizoen, volgens de nieuwe studie gepubliceerd in het AGU-tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven , die high-impact publiceert, korte rapporten met onmiddellijke implicaties voor alle aard- en ruimtewetenschappen.

"We waren verrast over hoe effectief deze voornamelijk organische deeltjes waren in het vormen van wolkendruppels en welke grote impact ze hadden op de microfysica van de wolken, " zei hoofdauteur Cynthia Twohy, een atmosferische wetenschapper bij NorthWest Research Associates en Scripps Institution of Oceanography. "Ik begon te denken, 'Wat zijn de langetermijneffecten hiervan? We hebben droogte, en we hebben veel bosbranden, en ze nemen in de loop van de tijd toe. Hoe spelen wolken in dit beeld?'"

Twohy en een team van atmosferische chemici brachten de zomer van 2018 door in een C-130 Hercules-onderzoeksvliegtuig, bemonstering van altocumuluswolken op middelhoge hoogte terwijl branden brandden in het westen van de VS Instrumenten aan boord van het vliegtuig maten gassen en deeltjes uitgestoten door bosbranden en bemonsterde druppeltjes, wiens chemie Twohy analyseerde in het lab.

Het werk biedt direct nieuw inzicht in de microfysica en chemie van met bosbranden verbonden wolken die wetenschappers kunnen helpen mogelijke oorzaken en gevolgen van atmosferische veranderingen tijdens bosbranden te begrijpen.

Complexiteit van rokerige wolken

In wolken die hoog in de atmosfeer reiken, het toevoegen van meer deeltjes kan de wolken versterken en regen veroorzaken, maar het tegenovergestelde is waar voor cumuluswolken op lagere hoogte zoals die Twohy bestudeerde. Vorig werk, niet gerelateerd aan de huidige studie, vond vergelijkbare veranderingen in druppelgrootte en concentratie gerelateerd aan rook in de Amazone, ondersteuning van de nieuwe bevindingen.

"Wat me echt enthousiast maakte over dit artikel waren de verbindingen met de hydrologische cyclus, " zei Ann Marie Carlton, een atmosferische chemicus aan de Universiteit van Californië-Irvine die niet betrokken was bij de nieuwe studie. "Ze observeren verschillen in de grootte van de wolkendruppels en de neerslag, en wolkenvorming heeft zeker invloed op de hydrologische cyclus. Het is nogal ongewoon om cloudgerelateerde bevindingen te hebben die zo robuust zijn. in mijn ervaring."

Cloud microfysica is complex, en Twohy merkt op dat er andere factoren zijn dan de druppelgrootte waarmee rekening moet worden gehouden voor de algehele impact van rokerige wolken op het regionale klimaat. De nieuwe studie richtte zich op kleine cumuluswolken, die in de zomer ongeveer een kwart van de westelijke VS bedekken, maar andere soorten wolken, zoals onweersbuien op grotere hoogte, anders zou kunnen gedragen. In ondiepere wolken, hoe talrijker, kleinere druppels kunnen ook meer reflecterend zijn, die aan het oppervlak een licht verkoelend effect kunnen hebben.

Nu de zomerregen in de regio afneemt, Twohy denkt dat de uitdrogende effecten het winnen van factoren die de regen kunnen doen toenemen, zoals wolkenversterking.

"In de afgelopen paar decennia de zomerneerslag neemt af en de temperaturen stijgen. De cloudeffecten zijn waarschijnlijk een belangrijk onderdeel van dit alles. Ik hoop dat deze resultaten zullen leiden tot gedetailleerde regionale modelleringsstudies die ons zullen helpen de netto-impact van rook op wolken en klimaat in de regio te begrijpen, ' zei Twohy.

Als de rook van bosbranden regen minder waarschijnlijk maakt, feedback tussen rook, droge perioden en meer bosbranden kunnen in de toekomst vaker voorkomen. Cloud microfysica is complex, dus het kan een kwestie van tijd zijn voordat deze relaties duidelijk zijn. Achteloos, bij het verbinden van bosbrandrook met wolkenveranderingen en voorlopig, neerslag, Het nieuwe onderzoek van Twohy stimuleert atmosferische fysica en chemie om de klimaatverandering in te halen.

"Omdat mensen de samenstelling van de atmosfeer hebben verstoord, er zijn al deze feedbacks en interacties waar we niet eens van op de hoogte zijn, "zei Carlton. "Dit experiment dat we op planeet Aarde doen, verandert wolken en de hydrologische cyclus, althans regionaal. Ik denk dat dit papier de oppervlakte bekrast van wat we niet weten."