I fisici atomici hanno scoperto che il modo in cui il fumo degli incendi dall'Africa interagisce con le nuvole sopra l'Oceano Atlantico si traduce in un netto effetto di raffreddamento, che è contrario alla comprensione precedente e ha implicazioni per i modelli climatici globali.

Le nuvole svolgono un ruolo di primo piano nella moderazione del clima terrestre, ma il loro ruolo è ancora poco compreso. In genere, le nuvole raffreddano la Terra riflettendo la luce solare in arrivo nello spazio. Riducendo la riflettività delle nuvole, con uno strato di inquinamento, ad esempio, riduce l'effetto di raffreddamento. Però, nuova ricerca in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze dai fisici dell'UMBC e dai suoi collaboratori aggiunge una svolta sorprendente a questo modello.

ogni caduta, gli incendi corrono in tutta l'Africa centrale e meridionale, creando così tanto fumo che è chiaramente visibile dallo spazio. Il vento spazza il fumo verso ovest sull'Oceano Atlantico, dove sorge sopra il più grande raduno semipermanente di nuvole del mondo. Per anni, gli scienziati ritenevano che nel complesso, il fumo diminuisce l'effetto di raffreddamento delle nuvole assorbendo la luce che le nuvole sottostanti altrimenti rifletterebbero. Il nuovo studio di Zhang e colleghi non contesta questo effetto, ma introduce un nuovo meccanismo che lo contrasta rendendo le nuvole più riflettenti.

"Lo scopo di questo documento è esaminare questi processi concorrenti. Quale è più importante?" chiede Zhang. Utilizzando i dati di un sistema LiDAR sulla Stazione Spaziale Internazionale, una recente ricerca UMBC ha scoperto che gli strati di fumo e nuvole sono molto più vicini l'uno all'altro di quanto osservato in precedenza. Ciò significa che il fumo, che è sotto forma di minuscole particelle note come aerosol, può interagire fisicamente con le nuvole, influenzando il modo in cui si formano a livello microscopico. Gli studi precedenti di solito trascuravano questi cambiamenti microfisici dovuti alle interazioni degli aerosol con le nuvole.

Le nuvole hanno bisogno di "semi" per crescere. Un seme può essere una qualsiasi minuscola particella attorno alla quale si condensano le goccioline di nuvole. Gli aerosol sono perfetti per seminare nuvole, e con più semi, molte piccole goccioline di nuvole sostituiscono meno goccioline grandi, che poi riflettono collettivamente più luce e aumentano l'effetto di raffreddamento.

Il team ha scoperto che in condizioni di fumo, ci sono quasi il doppio di "semi" per centimetro cubo. Eseguendo simulazioni al computer in condizioni diverse, hanno stabilito che nel complesso, "L'effetto semina è vincente, "Dice Zhang. Allora, contrariamente alla comprensione di lunga data, l'effetto complessivo del fumo sospeso sulle nuvole vicino all'Africa sembra essere di raffreddamento.

Zhang si affretta a sottolineare che questo risultato non è un argomento a favore degli incendi. "Gli aerosol sono un fenomeno molto locale, e sono anche di breve durata, " lui dice, quindi i loro effetti di raffreddamento sono di breve durata, pure. "La durata dell'anidride carbonica e di altri gas serra, " che vengono rilasciati in abbondanza quando il materiale vegetale brucia, "sono centinaia di anni".

L'obiettivo finale del team è perfezionare i modelli climatici globali migliorando il modo in cui tengono conto delle nuvole. L'altro dottorato di ricerca di Zhang studente e un altro co-autore, Zhifeng Yang, ha contribuito a questo sforzo analizzando i dati raccolti da un satellite che rimane in cielo (piuttosto che in orbita attorno alla Terra) per avere un'idea più precisa di come cambia la copertura nuvolosa nei cicli giornalieri.

Il prossimo passo è valutare i modelli climatici esistenti rispetto alla nuova scoperta del team. "Ora che sappiamo che ci sono due meccanismi in competizione, e l'effetto semina è vincente, possiamo vedere se i modelli climatici considerano questi processi correttamente quando prevedono il tempo e il clima in quest'area, " spiega Zhang.

Una nuova missione della NASA chiamata PACE che dovrebbe essere lanciata nel 2020 aiuterà i loro sforzi. Sarà in grado di rilevare la luce polarizzata, oltre a tutto ciò che LiDAR può fare. "Con il nuovo satellite puoi guardare le cose da diverse prospettive, "dice Zhang, e sviluppare modelli tridimensionali delle interazioni tra aerosol e nuvole. "Speriamo di poter guardare ancora meglio a questo fenomeno".

Oltre alla prossima missione della NASA, ciò che entusiasma davvero Zhang e il suo team è l'opportunità di svolgere un ruolo nell'assicurare che le comunità di tutto il mondo dispongano delle migliori informazioni disponibili mentre si preparano agli effetti del cambiamento climatico.