Wanneer wolken van rook en as uitwaaieren over de oceaan, zich uitstrekkend van de bosbranden die hun bron zijn, ze hebben mogelijk niet alleen invloed op de luchtkwaliteit. Liever, het bosbrandroet kan een chemische markering achterlaten op de wateren eronder.

Dat is het idee achter nieuw onderzoek van Aron Stubbins, universitair hoofddocent mariene en milieuwetenschappen aan Northeastern. Het onderzoek werd geleid door een oud-student van Stubbins, Sasha Wagner, die destijds ook postdoctoraal onderzoeker was bij Northeastern.

Zoals branden bossen verbranden, de koolstof die is opgeslagen in de houtachtige lichamen van bomen komt grotendeels als koolstofdioxide in de atmosfeer terecht. Maar dat is niet de enige vorm die de koolstof van een boom kan aannemen wanneer deze wordt verbrand. Een boom laat ook zijn verkoolde resten achter, die een vorm van het element bevatten dat toepasselijk 'zwarte koolstof' wordt genoemd.

Zwarte koolstof is het product van verbranding, legt Stubbins uit. Het kan worden geproduceerd door de verbranding van organische materialen (zoals bomen) of fossiele brandstoffen. Een ander woord voor zwarte koolstof is roet.

"Sommige onderzoeken suggereren dat een aanzienlijke hoeveelheid koolstof die we verliezen bij ontbossing veroorzaakt door bosbranden, een deel daarvan wordt voor langere tijd opgesloten als zwarte koolstof, ' zegt Stubbins.

Veel van het roet dat door bosbranden wordt geproduceerd, komt op de bosbodem terecht om in de grond te worden opgeslagen. Maar, zoals iedereen met een open haard weet, kleine roetdeeltjes hebben de neiging om te drijven.

Inderdaad, in eerdere onderzoeken, Stubbins en zijn collega's ontdekten dat zwarte koolstof van bosbranden zijn weg vindt naar rivieren. En die rivieren voeren materialen naar de zee, inclusief zwarte koolstof.

Bij dat onderzoek is Stubbins ontdekte dat ongeveer 10% van de koolstof die via rivieren naar de oceaan wordt getransporteerd in de vorm van zwarte koolstof is. Uit zijn werk bleek ook dat ongeveer 2% van al het organische materiaal in de oceaan zwarte koolstof is.

"Dus we dachten altijd dat de zwarte koolstof in de oceanen van het land kwam omdat er geen vuur in de oceaan is, ' zegt Stubbins.

Maar dat rechttoe rechtaan beeld stond op het punt een stuk complexer te worden.

De wetenschappers vroegen zich af of het mogelijk was dat een deel van de zwarte koolstof van de oceaan rechtstreeks afkomstig was van roet dat in rookpluimen boven het water werd gebracht. En in december 2017, ze kregen de kans om deze alternatieve route uit te proberen.

Toen begon de Thomas Fire. Die bosbrand brandde destijds de geschiedenis in als de grootste in de moderne geschiedenis van Californië (het staat momenteel als de zevende). De Thomas Fire brandde meer dan een maand, en Santa Ana waait dikke rookpluimen en as over het Kanaal van Santa Barbara.

Stubbins en Wagner hadden collega's die op het punt stonden een oceanografische onderzoekscruise te maken waar die rookpluim naartoe ging. Ze moesten iets bestuderen dat niets met elkaar te maken had, maar de noordoostelijke onderzoekers vroegen hen om te zien wat er onder die pluim gebeurde en om te zien of het direct zwarte koolstof in de oceaan deponeerde.

Het team ontdekte dat de concentratie opgeloste zwarte koolstof in het oppervlaktewater onder de rookpluim met 13% was verhoogd in vergelijking met andere bemonsteringsstations. Ze ontdekten ook dat wanneer ze zelf een deel van de as die van het vuur was verzameld in zeewater stopten, er kwam veel opgeloste zwarte koolstof vrij.

Met behulp van die informatie, de onderzoekers berekenden hoeveel opgeloste zwarte koolstof in het water onder de rookpluim zou moeten verschijnen en wat de isotopensignatuur van dat materiaal zou moeten zijn. En toen liepen ze tegen een probleem aan.

Hoewel de wetenschappers een verhoogde concentratie opgeloste zwarte koolstof in het oppervlaktewater identificeerden, het was niet genoeg om de isotopensignatuur te verschuiven naar het model dat ze hadden berekend.

"Het laat een raadsel, nog altijd, " Zegt Stubbins. "Hoeveel van de zwarte koolstof wordt direct tijdens deze grote evenementen getransporteerd versus consequent via rivieren en afzetting van fossiele brandstoffen [producten]?"

Stubbins heeft enkele ideeën over wat er zou kunnen zijn gebeurd. De onderzoekscruise arriveerde op de bemonsteringslocatie zodra het vuur minder rook begon uit te stoten over de oceaan, dus misschien hebben ze het piekmoment gemist. En misschien, hij zegt, sommige van de roetdeeltjes zonken naar de bodem van de oceaan en werden begraven in de sedimenten.

Achteloos, de wetenschappers denken niet dat rivieren verantwoordelijk waren voor de verhoogde concentraties opgeloste zwarte koolstof onder de rookpluim. Zoals ze schetsen in een paper dat onlangs in de Journal of Geophysical Research:Biogeowetenschappen , als opgeloste zwarte koolstof in zeewater uit de rivieren zou komen, ze zouden verwachten dat hetzelfde water dat het vervoerde roet bevatte, ook minder zout zou zijn. Inderdaad, ze waren niet. Dus dat lijkt de hypothese te ondersteunen, zij stellen, dat as van het vuur de meer directe bron van zwarte koolstof onder de rookpluim zou kunnen zijn.

Een ander onderzoek door Stubbins vond dat de isotopensignatuur van de opgeloste zwarte koolstof in rivieren niet overeenkomt met die van de zwarte koolstof in de oceaan onder meer normale omstandigheden.

Achteloos, Stubbins zegt, dit is de eerste keer dat de directe invoer van zwarte koolstof in de oceaan door bosbrandrook is onderzocht. "De werkelijke hoeveelheid die tijdens dat specifieke evenement in de oceaan belandde, was moeilijk te kwantificeren, " zegt hij. Maar Stubbins zegt dat het belangrijk is om erachter te komen hoe dit de bredere koolstofcyclus kan beïnvloeden.

"Wildfires worden steeds prominenter, " zegt hij. "Zal deze manier om zwarte koolstof aan de oceanen te leveren in de toekomst toenemen? Die dingen komen terug in de zwarte koolstofcyclus op manieren die we nog niet helemaal begrijpen, en we moeten beginnen die budgetten voor hedendaagse zwarte koolstofcycli samen te voegen."