Røg fra skovbrande kan føre til mindre regn i det vestlige USA

Da skovbrande og hedebølger stresser det vestlige USA, bekymring over tørke er stigende:Tørre landskaber brænder lettere, og regn kan hjælpe med at dæmpe brande, der allerede raser. Men røg fra skovbrande kan forhindre den vigtige regn i at falde.

En ny undersøgelse finder, at små partikler i skovbrandsrøg påvirker måden, dråber dannes på i skyer, potentielt resulterer i mindre regn og forværring af tørre forhold, der giver næring til brande.

Når skovbrande sender røg op i atmosfæren, små partikler flyver op med det. Vanddråber kan kondensere på partiklerne i skyer.

Undersøgelsens forfattere forventede en stigning i antallet af vanddråber, der dannes i skyer som følge af skovbrande, fordi flere partikler skaber flere dråber. Men forskellen mellem røgfyldte og rene skyer var større end forventet, med røgfyldte skyer, der huser omkring fem gange antallet af dråber end deres rene modstykker. Røgfyldte dråber var også halvt så store som uberørte dråber.

Den størrelsesforskel er det, der kunne forhindre dråberne i at falde. Fordi små dråber er mindre tilbøjelige til at vokse og til sidst falde ud som regn, skovbrande i det vestlige USA kan betyde mindre regn i løbet af skovbrandssæsonen, ifølge den nye undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet AGU Geofysiske forskningsbreve , som udgiver høj effekt, rapporter i kort format med umiddelbare implikationer, der spænder over alle jord- og rumvidenskaber.

"Vi blev overraskede over, hvor effektive disse primært organiske partikler var til at danne skydråber, og hvilke store indvirkninger de havde på skyernes mikrofysik, " sagde hovedforfatter Cynthia Twohy, en atmosfærisk videnskabsmand ved NorthWest Research Associates og Scripps Institution of Oceanography. "Jeg begyndte at tænke, 'Hvad er de langsigtede virkninger af dette? Vi har tørke, og vi har mange skovbrande, og de stiger over tid. Hvordan spiller skyer ind i dette billede?"

Twohy og et team af atmosfæriske kemikere tilbragte sommeren 2018 i et C-130 Hercules forskningsfly, prøvetagning af altocumulusskyer i midten af ​​højden, mens brande brændte på tværs af de vestlige amerikanske instrumenter om bord på flyet målte gasser og partikler udsendt af skovbrande og prøver af dråber, hvis kemi Twohy analyserede tilbage i laboratoriet.

Arbejdet giver direkte ny indsigt i mikrofysikken og kemien i skovbrandsforbundne skyer, der kan hjælpe forskere med at forstå potentielle årsager og virkninger af atmosfæriske ændringer under naturbrande.

Røgfyldte skykompleksiteter

I skyer, der når højt op i atmosfæren, tilføjelse af flere partikler kan puste nyt liv i skyerne og forårsage regn, men det modsatte er tilfældet for cumulusskyer i lavere højde, som dem Twohy studerede. Tidligere arbejde, uden relation til denne undersøgelse, fandt lignende ændringer i dråbestørrelse og koncentration relateret til røg i Amazonas, understøtter de nye resultater.

"Det, der virkelig begejstrede mig ved dette papir, var forbindelserne til det hydrologiske kredsløb, " sagde Ann Marie Carlton, en atmosfærisk kemiker ved University of California-Irvine, som ikke var involveret i det nye studie. "De observerer forskelle i skydråbestørrelse og nedbør, og skydannelse påvirker helt sikkert den hydrologiske cyklus. At have sky-relaterede resultater så robuste er noget usædvanligt, efter min erfaring."

Skymikrofysik er kompleks, og Twohy bemærker, at der er andre faktorer end dråbestørrelsen, der skal tages i betragtning for den samlede påvirkning af røgskyer har på det regionale klima. Den nye undersøgelse fokuserede på små cumulusskyer, som dækker omkring en fjerdedel af det vestlige USA om sommeren, men andre typer skyer, som tordenvejr i større højder, kunne opføre sig anderledes. I lavvandede skyer, jo flere, mindre dråber kan også være mere reflekterende, som kunne have en let kølende effekt ved overfladen.

Med aftagende sommerregn i regionen, Twohy mener, at tørreeffekterne vinder over faktorer, der kan øge regnen, som skyforfriskning.

"I løbet af de sidste par årtier, sommernedbøren falder, og temperaturerne stiger. Skyeffekterne er sandsynligvis en vigtig del af alt dette. Jeg håber, at disse resultater vil anspore til detaljerede regionale modelleringsstudier, der vil hjælpe os med at forstå røgens nettopåvirkning på skyer og klima i regionen, " sagde Twohy.

Hvis skovbrandrøg gør regn mindre sandsynlig, feedback mellem røg, tørre perioder og flere skovbrande kan være mere almindelige i fremtiden. Skymikrofysik er kompleks, så det kan være et spørgsmål om tid, før disse forhold er klare. Uanset, ved at forbinde skovbrandsrøg med skyændringer og foreløbigt, nedbør, Twohys nye forskning skubber atmosfærisk fysik og kemi til at indhente klimaændringerne.

"Som mennesker har forstyrret atmosfærens sammensætning, der er alle disse feedbacks og interaktioner, som vi ikke engang kender til, " sagde Carlton. "Dette eksperiment, vi laver på planeten Jorden, ændrer skyer og den hydrologiske cyklus, i hvert fald regionalt. Jeg tror, ​​at dette papir ridser i overfladen af ​​det, vi ikke ved."