"При сжигании биомассы и лесных пожарах выделяются мелкие частицы, которые токсичны для человека и могут согреть или охладить климат. Хотя их токсичность очевидна, их конкретные климатические эффекты остаются неясными и являются горячей темой исследований ", – сказал Манвендра Дубей, старший ученый-климатолог из Лос-Аламоса. "Дым от лесных пожаров составляет одну треть" черного "углерода Земли – знакомые обугленные частицы, которые ассоциируются с пожарами с большим пламенем.
В то время как черный углерод относительно прост – состоит исключительно из углерода, коричневый углерод содержит сложный суп из органических материалов, что затрудняет идентификацию, характеризацию и моделирование."
Черный углерод или сажа, которая поглощает солнечный свет на всех длинах волн, является хорошо известным и сильнодействующим обогревателем. Его двойник, органический углерод, выделяемый вместе с огнем, отражает солнечный свет и, таким образом, может охладить климат.
Эти два противоположных эффекта нейтрализуют друг друга, в результате чего текущие климатические модели предсказывают, что лесные пожары имеют небольшое чистое воздействие на климат. Тем не менее, существует третья форма излучения, называемая коричневым углеродом, которая поглощает солнечный свет на коротких синих длинах волн, что также присутствует в супе из выбросов огня.
Исследование показало, что коричневый углерод имеет общий производственный механизм с черным углеродом.
Оптические свойства и летучесть коричневого угля очень изменчивы и сложны, и в текущих моделях систематическая обработка невозможна. На самом деле, «что еще хуже, многие модели рассматривают коричневый углерод как органический углерод, что является двойным ударом, поскольку они вычисляют охлаждающий эффект для того, что на самом деле является согревающей частицей», – сказал Дубей.
Очевидно, сказал он, модели могут значительно недооценивать эффект потепления от пожаров как сейчас, так и в будущем.
«Вы можете назвать коричневый углерод неудовлетворительным черным углеродом, который образуется, когда древесина не полностью приготовлена полностью», – сказал Дуби.
Коричневый углерод нагревает атмосферу так же, как черный углерод, но фактическое преобладание коричневого углерода в дыме от лесных пожаров было большим вопросительным знаком. Это исследование должно дать ответ на этот вопрос, обеспечив простую обработку всех поглощающих частиц огня в моделях и улучшив прогнозы климата.
Команда из Лос-Аламоса Дубей, Эллисон Эйкен и Шан Лю провела контролируемые лабораторные эксперименты по изучению оптических свойств частиц, испускаемых глобально важными видами топлива. Они тщательно манипулировали частицами путем нагревания для удаления летучих компонентов, а затем отслеживали изменения оптических свойств.
Анализ показал, что наименее летучая фракция, которая, скорее всего, будет транспортироваться в глобальном масштабе, как тугоплавкий черный углерод, намного лучше поглощает свет, чем летучая фракция.
Это открытие четко устанавливает «глобальное значение коричневого углеродного аэрозоля, области исследований, приоритетной для программы исследования атмосферных систем (ASR) Министерства энергетики, и наше открытие показывает, как этот недостающий агент потепления может быть эффективно устранен в климатических моделях Министерства энергетики», – сказал Дуби.
В исследовательскую группу из трех институтов входили как экспериментаторы, так и моделисты, которые понимают языки друг друга и экспериментаторов, знают, что нужно моделистам, и имели это в виду при разработке эксперимента, – отметил Равад Салех, научный сотрудник Карнеги-Меллона и один из исследователей. ведет исследование.