Новые исследования предполагают, что поглощающие свет органические частицы, также известные как коричневый углеродный аэрозоль, в дыме от пожаров теряют способность поглощать солнечный свет, чем дольше он остается в атмосфере.
Коричневый углеродный аэрозоль изменяет свои свойства от светопоглощающего свет до рассеиваивающего свет, чем дольше он остается в атмосфере, это открыли Раджана Чакрабарти и Брент Уильямс, оба доценты, специалисты по аэрозолям в отделе энергетики, окружающей среды и химической инженерии школы инженерных и прикладных наук в Вашингтонском университете в Сент-Луисе.
Когда он впервые испускается, то дым имеет коричневый цвет и оказывает эффект потепления на атмосферу. Но в течение нескольких дней в атмосфере дым постепенно становится белым и имеет значительно уменьшенный эффект на потепление. Полученный белый дым способствует примерно 46-процентному уменьшению поглощения света по сравнению с коричневым дымом.
«Наше исследование ставит под сомнение последствия потепления из-за коричневого углерода, - говорит Чакрабарти. «Если этот анализ жизненного цикла не учитывается, то климатические модели могут привести к завышенным значениям потепления из-за этих аэрозолей».
Хотя ученые уже определили черный углерод или сажу в качестве основного светопоглощающего и нагревающего агента, известно меньше о воздействии коричневого углерода от тлеющих лесных пожаров на атмосферу. Исследователи говорят, что существует много неопределенностей относительно роли этих аэрозолей в увеличении атмосферного потепления.
Чакрабарти, Вильямс, и сотрудники их лаборатории, сделали открытие, сжигая торфяное топливо, привезенное из разных регионов Аляски при помощи Лесной службы США, в камере сгорания. Тлеющие торфяные пожары в бореальных лесах являются основным источником органических аэрозолей и выбросов углерода.
В уникальной моделируемой среде команда изучала изменения в физических, химических, оптических свойствах и составе коричневого углеродного дыма в течение нескольких дней. Подвергая дымовые шлейфы воздействию ультрафиолетового излучения и окислителям, таким как озон, в фотохимическом реакторе, они смогли имитировать природные эффекты в атмосфере.
Когда дым сначала испускался от места возгорания, он был грязно-коричневым от того, что он поглощал более короткие видимые длины волн (от синего до зеленого).
«Мы видели, как дым изменяется в нашей моделируемой атмосфере, мы увидели это в увеличенной степени, в которой могут произойти химические изменения», - говорит Уильямс, директор Вашингтонской программы по изменению климата в Вашингтоне. «Поскольку эта химия происходит в атмосфере, частицы дыма становятся более светлыми через несколько дней. Если бы частицы всегда оставались коричневыми, они продолжали бы способствовать потеплению, поскольку они поглощают больше радиации. Если через несколько дней в атмосфере они станут белыми, они начнут способствовать охлаждению путем рассеяния большего количества излучения».
Чакрабарти говорит, что результаты будут полезны ученым для точной настройки климатических моделей и алгоритмов спутникового поиска. Это также поможет нескольким федеральным агентствам, работающим над пониманием лесных пожаров.
«Лесные пожары станут основным источником загрязнения воздуха из-за десятилетий пожаротушения и увеличения топливных нагрузок, - говорит Чакрабарти. «Мы в определенной степени контролировали регулярные выбросы, такие как транспортные средства и промышленность, но лесные пожары это природа, и ее очень трудно контролировать».
Уильямс говорит, что долгосрочное управление земельными ресурсами на Западе и потепление в северной части страны привели к увеличению горючих лесных древесных субстанций, поскольку изменение климата стало более распространенным.
«События, такие как засухи, наводнения и инвазивные вредители, могут убить вашу растительность, поэтому у вас есть стоящая мертвая растительность с целым лесным полом, полным топлива, готового к работе», - говорит Уильямс. «Все наши модели предсказывают, что эти пожары станут более экстремальными. В дополнение к климатическим последствиям, которые были в центре внимания этого исследования, районы управления качеством воздуха также очень обеспокоены последствиями для здоровья для общин, которые будут иметь более низкое качество воздуха из-за этих лесных пожаров».
«События, такие как засухи, наводнения и лесные вредители, могут убить вашу растительность, поэтому у вас есть стоящая мертвая растительность с целым лесным ковром, полным топлива, готового к работе», - говорит Уильямс. «Все наши модели предсказывают, что эти пожары станут более экстремальными. В дополнение к климатическим последствиям, которые были в центре внимания этого исследования, районные отделы управления качеством воздуха также очень обеспокоены последствиями для здоровья для жителей, которые будут иметь более низкое качество воздуха из-за этих лесных пожаров».
Исследователи сообщают о своих результатах в Environmental Science & Technology.
