Bosbranden kunnen meer bijdragen aan de opwarming van de aarde dan eerder voorspeld

Bosbranden kunnen meer bijdragen aan de opwarming van de aarde dan eerder voorspeld

Anonim

door Los Alamos National Laboratory

Bosbranden produceren een heks brouwsel van koolstof-bevattende deeltjes, zoals iedereen met de wind mee van een bosbrand kan bevestigen. Een reeks fijne koolstofhoudende deeltjes die hoog in de lucht opstijgen, verslechtert de luchtkwaliteit aanzienlijk, tast de gezondheid van mens en dier aan en interageert met zonlicht om het klimaat te beïnvloeden. Maar metingen tijdens de Las Conchas-brand in de buurt van Los Alamos National Laboratory uit 2011 laten zien dat de feitelijke koolstofhoudende deeltjes die door branden worden uitgestoten heel anders zijn dan die in de huidige computermodellen, wat het potentieel biedt voor onnauwkeurigheid in de huidige klimaatmodelleringsresultaten.

"We hebben ontdekt dat stoffen die op teerballen lijken overheersen, en zelfs het roet wordt bedekt door organische stoffen die zonlicht concentreren, " zei senior laboratoriumwetenschapper Manvendra Dubey, "beide componenten kunnen de klimaatopwarming mogelijk verhogen door verhoogde lichtabsorptie."

De bevindingen van Las Conchas voor brandemissies onderstrepen de noodzaak om een ​​kader te bieden voor een realistische weergave van koolstofhoudende aerosolen in het klimaatmodel, zeggen de onderzoekers. Ze suggereren dat brandemissies veel meer kunnen bijdragen aan de waargenomen klimaatopwarming dan de huidige schattingen laten zien.

"Het feit dat we meer branden ervaren en dat klimaatverandering de brandfrequentie kan verhogen, onderstreept de noodzaak om deze gespecialiseerde deeltjes in de computermodellen op te nemen, en onze resultaten laten zien hoe dit kan worden gedaan, " zei Dubey.

Aerosolmonsters onthulden "teerballen" in de lucht

Conventionele wijsheid is dat de door vuur aangedreven deeltjes zwarte koolstof of roet bevatten die zonlicht absorbeert om het klimaat te verwarmen, en organische koolstof of rook die zonlicht reflecteert om het klimaat te koelen. Maar in een artikel dat zojuist in Nature Communications is gepubliceerd, hebben de wetenschappers van Los Alamos en Michigan Technological University de morfologie en samenstelling van de specifieke aerosolen die door het vuur van Las Conchas worden uitgezonden geanalyseerd.

Las Conchas, die op 26 juni 2011 begon, was destijds de grootste brand in de geschiedenis van NM en brandde 245 vierkante mijl. Onmiddellijk nadat het Los Alamos Nationaal Laboratorium opnieuw was geopend voor wetenschappers en personeel, heeft het team een ​​uitgebreid aerosolbemonsteringssysteem opgezet om de rook van de smeulende brand gedurende meer dan 10 dagen te controleren.

Hightech tools maken analyse van rookmonsters mogelijk

Dubey, samen met postdoctorale collega Allison Aiken en post-bachelorstudent Kyle Gorkowski, coördineerde met Michigan Tech professor Claudio Mazzoleni (een voormalige fellow van de directeur van Los Alamos) en afgestudeerde student Swarup China om deze studie uit te voeren.

Het team gebruikte veldemissie scanning elektronenmicroscopie en energiedispersieve röntgenspectroscopie om de aerosolmonsters te analyseren en bepaalde dat bolvormige koolstofachtige deeltjes die teerballen werden genoemd 10 keer overvloediger waren dan roet.

Bovendien zijn de kale roetdeeltjes, die samengestelde poreuze fractale structuren zijn gemaakt van kleine sferische koolstof, aanzienlijk gemodificeerd door de organische stoffen die worden uitgestoten door het vuur. Ongeveer 96 procent van het roet van het vuur is bedekt met andere organische stoffen, waarvan 50 procent volledig is gecoat. Bovendien kan de complexiteit van het roet worden onderverdeeld in 4 morfologische structuren als "ingebed", "gedeeltelijk gecoat", "met insluitsels" en "kaal".

Wat ontbrak in de modellering en waarom het ertoe deed

Waarom is dit belangrijk voor het klimaat? Dubey merkte op dat: "De meeste modellen voor klimaatanalyse behandelen brandemissies als een mengsel van pure roet en organische koolstofaërosolen die de respectieve opwarming en koeling van elkaar op het klimaat compenseren. Las Conchas-resultaten tonen echter aan dat teerballen roet met een factor overschrijden. 10 en het roet wordt bedekt door organische stoffen in brandemissies, elk resulterend in meer van een opwarmingseffect dan momenteel wordt aangenomen. "

"Teerballen kunnen zonlicht absorberen bij kortere blauwe en ultraviolette golflengten (ook wel bruine koolstof genoemd vanwege de kleur) en kunnen aanzienlijke opwarming veroorzaken", zei hij. "Bovendien werken organische coatings op roet als lenzen die het zonlicht concentreren en de absorptie en opwarming door roet met een factor 2 of meer versterken. Dit heeft een enorme impact op hoe ze moeten worden behandeld in computermodellen."