Forskere finder, at røg ved brande er mere afkøling på klimaet, end computermodeller antager

En undersøgelse af biomasseforbrændende aerosoler ledet af forskere fra University of Wyoming afslørede, at røg fra naturbrande har en mere afkølende effekt på atmosfæren, end computermodeller antager.

"Undersøgelsen behandler naturbrandes indvirkning på det globale klima, og vi brugte i stor udstrækning NCAR-Wyoming-supercomputeren (Cheyenne), "siger Shane Murphy, en UW lektor i atmosfærisk videnskab. "Også, papiret brugte observationer fra UW og andre teams rundt om i verden til at sammenligne med klimamodelresultaterne. Hovedkonklusionen på arbejdet er, at røg ved brande er mere kølig end de nuværende modeller antager. "

Murphy var en medvirkende forfatter til et papir, med titlen "Biomasse brændende aerosoler i de fleste klimamodeller er for absorberende, ", der blev offentliggjort 12. januar (i dag) i Naturkommunikation , et tidsskrift med fri adgang, der offentliggør forskning af høj kvalitet fra alle områder af naturvidenskaben. Papirer udgivet af tidsskriftet repræsenterer vigtige fremskridt af betydning for specialister inden for hvert felt.

Hunter Brown, der tog eksamen fra UW i efteråret 2020 med en ph.d. i atmosfærisk videnskab, var papirets hovedforfatter. Andre bidragydere til papiret omfattede forskere fra Texas A&M University; North Carolina A&T State University; University of Georgia; det finske meteorologiske institut; Center for International Klima- og Miljøvidenskab, og Norsk Meteorologisk Institut, begge i Oslo, Norge; University of Reading i Det Forenede Kongerige; North-West University i Sydafrika; University of Science and Technology of China i Hefei, Kina; og Pacific Northwest National Laboratory i Richland, Vask.

Sammensætningen, størrelse og blandingstilstand for biomasseforbrændende aerosoler bestemmer de optiske egenskaber for røgfluer i atmosfæren, som, på tur, er en vigtig faktor for at diktere, hvordan disse aerosoler forstyrrer energibalancen i atmosfæren.

"Vi fandt ud af, at mange af de mest avancerede klimamodeller simulerer biomasse, der brænder aerosoler eller røg, der er mørkere, eller mere lysabsorberende, end hvad vi ser i observationer, "siger Brown, af Juneau, Alaska. "Dette har konsekvenser for de klimaforudsigelser, der foretages af disse modeller."

Observationer og modeller anvendt i undersøgelsen dækkede et bredt tidsinterval. Afrika, Sydamerika og Sydøstasien, ud over boreale brandområder, blev valgt, fordi disse er de største bidragydere til biomasse, der brænder røgemissioner i verden, Siger Brown.

National Center for Atmospheric Research (NCAR) -Wyoming Supercomputing Center (NWSC) i Cheyenne blev brugt til al databehandling og modelfølsomhedssimuleringer, Siger Brown. Nogle af de andre modeldata, der blev brugt til sammenligning i denne undersøgelse, blev genereret andre steder.

"Når vi sammenligner globale observationer af ild til røg med simuleret ild fra en samling klimamodeller, langt de fleste modeller har røg, der er mere lysabsorberende end observationer, "Brown forklarer." Det betyder, at mere energi fra solen går mod at varme atmosfæren i disse modeller, i modsætning til hvad vi ser i disse feltekampagner og laboratorieundersøgelser, som rapporterer mindre absorberende røg, der har mere en kølende effekt ved at sprede lys væk fra Jorden og tilbage til rummet. "

Hvor absorberende disse aerosoler er i atmosfæren afhænger af den type brændstof, der brænder, samt klimaet i brandregionen. Generelt, hed, tørre græsarealbrande i Afrika og Australien har en tendens til at have meget mørkere røg, som er mere absorberende, mens det er køligere, vådere boreale skovbrande i Nordamerika og Nordasien har en tendens til at have meget lysere røg, som er mindre absorberende.

Efter at forskere foretog aerosolforbedringer af modellen, Afrikansk ildbrand røg stadig tendens til at være mere absorberende end observationer. Dette kan forklares ved forenklinger i, hvordan aerosoler udvikler sig over tid i modellen, eller det kan skyldes mangel på observationer fra denne del af verden, der forstyrrer resultaterne mod det boreale ildregime, Brown forklarer.

"Vi var i stand til at spore uenigheden mellem modellen og observationer til, hvordan modellerne repræsenterede de enkelte røgpartikler, eller aerosoler, i modellen, "Brown siger." Dette kom ned på, hvordan modellen karakteriserede deres makeup, deres størrelse og blandinger af forskellige typer af biomasse, der brænder aerosol. Da vi ændrede disse variabler i en af ​​modellerne, vi oplevede en betydelig forbedring i den simulerede røg. "

This comparison of computer models and global observations is valuable for model development groups and may help reduce uncertainty in biomass burning aerosol climate impacts in models, Brown says.