Mentre gli incendi devastanti continuano a imperversare negli Stati Uniti occidentali e in Canada, un team di ingegneri ambientali della Washington University di St. Louis ha scoperto che il particolato organico che assorbe la luce, noto anche come aerosol di carbone marrone, negli incendi boschivi il fumo perde la sua capacità di assorbire la luce solare più a lungo rimane nell'atmosfera.

Rajan Chakrabarty, professore assistente, e Brent Williams, Raymond R. Tucker Distinguished InCEES Professore Associato per lo Sviluppo della Carriera, entrambi scienziati dell'aerosol del Dipartimento dell'Energia, Ingegneria ambientale e chimica nella Scuola di ingegneria e scienze applicate, e i loro laboratori hanno scoperto che l'aerosol di carbonio marrone cambia le sue proprietà dall'assorbimento della luce alla dispersione della luce più a lungo rimane nell'atmosfera. Quando viene emesso per la prima volta, il fumo è marrone e ha un effetto riscaldante sull'atmosfera. Ma per diversi giorni nell'atmosfera, il fumo diventa gradualmente bianco e ha un effetto riscaldante notevolmente ridotto. Il fumo bianco risultante contribuisce approssimativamente a una riduzione del 46% circa nell'assorbimento della luce rispetto al fumo marrone.

"Il nostro studio mette in dubbio le implicazioni sul riscaldamento del brown carbon, " Chakrabarty ha detto. "Se questa analisi del ciclo di vita non viene presa in considerazione, i modelli climatici potrebbero benissimo dare origine a valori sopravvalutati di riscaldamento a causa di questi aerosol".

I risultati della ricerca sono stati pubblicati nella prima pubblicazione online in Lettere di scienze e tecnologie ambientali 21 settembre.

Mentre gli scienziati hanno già identificato il carbonio nero, o fuliggine, come il principale agente di assorbimento della luce e riscaldamento, meno si sa sugli effetti del carbonio bruno degli incendi senza fiamma sull'atmosfera. Ci sono molte incertezze riguardo al ruolo di questi aerosol nel migliorare il riscaldamento atmosferico, hanno detto i ricercatori.

Chakrabarty, Williams e i membri del loro laboratorio hanno fatto la scoperta bruciando combustibili delle torbiere, acquisita da diverse regioni dell'Alaska con l'aiuto del Servizio Forestale degli Stati Uniti, nella loro camera di combustione. Gli incendi di torba senza fiamma nelle foreste boreali sono una delle principali fonti di aerosol organico e emissioni di carbonio. In un ambiente simulato unico, il team ha studiato i cambiamenti nella fisica, chimica, proprietà ottiche e composizione del fumo di carbonio marrone per diversi giorni. Esponendo i pennacchi di fumo alle radiazioni ultraviolette e agli ossidanti, come l'ozono, in un reattore fotochimico, potrebbero imitare gli effetti naturali nell'atmosfera.

Quando il fumo fu emesso per la prima volta dalle ustioni, era un marrone fangoso dal modo in cui assorbiva le lunghezze d'onda visibili più corte (dal blu al verde).

"Abbiamo visto che mentre il fumo invecchia nella nostra atmosfera simulata, stiamo aumentando la misura in cui possono verificarsi i cambiamenti chimici, " ha detto Williams, direttore del Programma sui cambiamenti climatici della Washington University (WUCCP). "Poiché questa chimica si verifica nell'atmosfera, le particelle di fumo diventano di un colore più chiaro con il passare dei giorni. Se le particelle sono sempre rimaste marroni, continuerebbero a contribuire al riscaldamento perché assorbono più radiazioni. Se dopo alcuni giorni nell'atmosfera diventano bianchi, inizieranno a contribuire al raffreddamento disperdendo più radiazioni".

Chakrabarty ha affermato che i risultati saranno utili agli scienziati per la messa a punto dei modelli climatici e degli algoritmi di recupero dei satelliti. Aiuterà anche diverse agenzie federali che lavorano per comprendere gli incendi boschivi.

"Gli incendi saranno la principale fonte di inquinamento atmosferico a causa di decenni di soppressione degli incendi e dell'aumento del carico di carburante, "Ha detto Chakrabarty. "Abbiamo esercitato un controllo in una certa misura sulle emissioni regolari, come quelli dei veicoli e delle industrie, ma questa è la natura, ed è molto difficile da controllare".

Williams ha affermato che la gestione del territorio di lunga data in Occidente e il riscaldamento nella parte settentrionale del paese hanno portato a un aumento dei combustibili man mano che il cambiamento climatico è diventato più diffuso.

"Eventi come siccità, inondazioni e parassiti invasivi possono uccidere la tua vegetazione, quindi stai in piedi, vegetazione morta con un intero sottobosco pieno di carburante pronto a partire, "Ha detto Williams. "Tutti i nostri modelli prevedono che questi incendi diventeranno più estremi. Oltre alle implicazioni climatiche che sono state al centro di questo studio, i distretti di gestione della qualità dell'aria sono anche molto preoccupati per le conseguenze sulla salute per le comunità che avranno una qualità dell'aria peggiore a causa di questi incendi boschivi".