Skovbrande bringer klimaets mørke kræfter til stratosfæren

Store mængder sorte kulstofpartikler fra naturbrande når stratosfæren, hvor de kan inducere stærk lokal opvarmning og dermed påvirke det regionale klima.

skovbrande, som dem, der brænder i Californien, have en stor miljøpåvirkning. Ukontrollerede flammer kan brænde titusindvis af acres, ødelægge vegetation og bebyggelse, og påvirker den lokale og regionale luftkvalitet alvorligt. Et internationalt hold af forskere, ledet af Yafang Cheng og Hang Su fra Max Planck Institute for Chemistry i Mainz, har nu fundet ud af, at naturbrands indvirkning på atmosfæren kan være endnu stærkere end tidligere antaget. Forskerne opdagede, at store mængder sod, som indeholder meget sort kulstof og frigives ved skovbrande, kan transporteres gennem troposfæren op til den nederste stratosfære omkring 10 kilometers højde. Sort kulstof er det stærkest lysabsorberende aerosolmateriale fra brande og betragtes som et af de vigtigste individuelle klimaopvarmende midler.

Koncentrationerne af sort kulstof i brandfaner var over 20 gange højere end i baggrundsatmosfæren, og de fleste sorte kulstofpartikler var dækket med en tyk belægning af andre kemiske stoffer, der forbedrede deres lysabsorption. De høje koncentrationer og tykke belægning af sorte kulstofpartikler indebærer en stærk lokal opvarmning i den nederste stratosfære, som kan påvirke det regionale klima væsentligt. Resultaterne af undersøgelsen er netop blevet offentliggjort i PNAS , det videnskabelige tidsskrift for U.S. National Academy of Sciences.

For at indsamle data, forskerne integrerede et specialdesignet Single Particle Sod Photometer (SP2) i en luftfragtcontainer ombord på en Airbus A340-600 fra det tyske Lufthansa-flyselskab. SP2 kan detektere individuelle sodpartikler og bestemme koncentrationen og belægningen af ​​sorte kulstofaerosoler. Undersøgelsen analyserede målinger, der fandt sted under 22 flyvninger mellem Europa og Nordamerika fra august 2014 til oktober 2015, inklusive prøveudtagning over i alt 230 flyvetimer, mest i højder i intervallet 10 til 12 km. Forskningen var en del af CARIBIC-projektet, der forfølger en innovativ tilgang til at studere atmosfærisk sammensætning, kemiske og fysiske processer, og klimaændringer ved hjælp af passagerfly.

"I stratosfæren, en sort kulstofpartikel kan have en meget stærkere effekt på klimaet end i lavere højder på grund af mere intens solstråling, yderligere forbedring fra tilbagespredning af skyer, og lange partikelopholdstider, " siger Yafang Cheng, hovedforsker ved CARIBIC-SP2 black carbon-projektet og leder af en uafhængig Minerva-forskergruppe ved Max Planck Institute for Chemistry.

"Via dyb konvektion og specifikke vejrforhold, emissioner fra skovbrande kan transporteres ind i den nederste stratosfære, hvor vi har indsamlet måledata af høj kvalitet under et stort antal interkontinentale flyvninger, " tilføjer Jeannine Ditas, en postdoktor i Chengs gruppe, der arbejdede på SP2-målingerne.

Forlænget varme årstider, tørre jord og vegetation, og skiftende nedbørsmønstre fører til hyppigere vildmarksbrande med øget varighed og intensitet i mange dele af verden. "Langsigtede og brede målinger er afgørende for at kvantificere, hvordan skovbrande påvirker atmosfæren og forbedre vores forståelse af nuværende og fremtidige klimaændringer, " fastslår Cheng.

"Som et næste trin, vi planlægger at udvide observationerne til Afrika og Asien, hvor skovbrande er meget almindelige, " tilføjer Hang Su, en medforsker, forskningsgruppeleder ved Max Planck Institute for Chemistry og professor ved Jinan University i Guangzhou, Kina. Yderligere analyser af måledataene vil omhandle aerosolers skæbne i stratosfæren og deres interaktioner med skyer.