I temporali generati da un gruppo di giganteschi incendi nel 2017 hanno iniettato nella stratosfera l'aerosol di un piccolo vulcano, creando un pennacchio di fumo che durò per quasi nove mesi. I ricercatori CIRES e NOAA che studiano il pennacchio hanno scoperto che il carbonio nero o la fuliggine nel fumo erano la chiave per il rapido aumento del pennacchio:la fuliggine assorbiva la radiazione solare, riscaldando l'aria circostante e permettendo al pennacchio di salire rapidamente.

Le ondeggianti nuvole di fumo hanno fornito ai ricercatori un'opportunità ideale per testare modelli climatici che stimano per quanto tempo persisterebbe la nube di particolato, dopo aver raggiunto un'altitudine massima di 23 km, il pennacchio di fumo rimase nella stratosfera per molti mesi.

Questi modelli sono importanti anche per comprendere gli effetti climatici della guerra nucleare o della geoingegneria.

"Abbiamo confrontato le osservazioni con i calcoli del modello del pennacchio di fumo. Questo ci ha aiutato a capire perché il pennacchio di fumo si alzava così in alto e persisteva così a lungo, che può essere applicato ad altre iniezioni di aerosol stratosferico, come da vulcani o esplosioni nucleari, " ha detto la scienziata del NOAA Karen Rosenlof, un membro del team di autori che includeva anche scienziati di CU Boulder, ricerca navale, Rutgers e altre istituzioni. I risultati sono stati pubblicati oggi sulla rivista Scienza .

Durante l'estate del 2017, gli incendi infuriarono in tutto il Pacifico nord-occidentale. Il 12 agosto nella Columbia Britannica, un gruppo di incendi e condizioni meteorologiche ideali ha prodotto cinque torreggianti nuvole di fumo o pirocumulonembi quasi simultanee che hanno sollevato il fumo in alto nella stratosfera. Entro due mesi, il pennacchio è salito dalla sua altezza iniziale di circa 12 km fino a 23 km e ha persistito nell'atmosfera per molto più tempo:i satelliti potevano individuarlo anche dopo otto mesi.

"Il fumo degli incendi boschivi è stato un caso di studio ideale per noi perché è stato osservato così bene dai satelliti, " ha detto l'autore principale Pengfei Yu, un ex scienziato del CIRES al NOAA, ora all'Istituto per la ricerca sull'ambiente e il clima della Jinan University di Guangzhou, Cina.

Strumenti su due satelliti, la Stazione Spaziale Internazionale e il CALIPSO della NASA, e sullo spettrometro di particelle ottiche stampate a bordo di un pallone della NOAA, o POP, fornito le misurazioni dell'aerosol di cui i ricercatori avevano bisogno.

Yu e i suoi colleghi hanno confrontato queste osservazioni con i risultati di un modello climatico e chimico globale per ottenere una corrispondenza tra quanto in alto si è alzato il fumo e quanto tempo è durato nell'atmosfera. Con misurazioni della velocità di salita e dell'evoluzione del pennacchio di fumo, i ricercatori hanno potuto stimare la quantità di carbonio nero nel fumo e la rapidità con cui il materiale particolato organico è stato distrutto nella stratosfera.

Hanno scoperto che il rapido aumento del pennacchio poteva essere spiegato solo dalla presenza di nerofumo o fuliggine, che costituiva circa il 2% della massa totale del fumo. La radiazione solare assorbita dalla fuliggine, riscaldava l'aria circostante e spingeva il pennacchio in alto nell'atmosfera.

Prossimo, il team ha modellato la degradazione del pennacchio di fumo nell'atmosfera. Hanno scoperto che per imitare il tasso di decadimento osservato del fumo nel pennacchio di diversi mesi, ci doveva essere una perdita relativamente lenta di carbonio organico (attraverso processi fotochimici) che precedenti studi sull'inverno nucleare avevano supposto essere molto rapida.

"Abbiamo una migliore comprensione di come i nostri modelli rappresentano il fumo. E poiché possiamo modellare questo processo, sappiamo di poter modellare altri processi legati all'aerosol nell'atmosfera, " disse Ru-Shan Gao, uno scienziato NOAA e uno dei coautori del documento.

Brian Toon di CU Boulder e Alan Robock della Rutgers University, anche coautori del nuovo articolo, sono particolarmente interessati a cosa significano i risultati per gli impatti climatici delle esplosioni nucleari, che includono un forte impatto di raffreddamento soprannominato "inverno nucleare". Nel modellare gli impatti climatici della guerra nucleare, cartone animato, Robock e altri si aspettavano da tempo che enormi incendi avrebbero creato pennacchi di fumo che potrebbero anche essere sollevati fino alla stratosfera.

"Mentre l'aumento del fumo era previsto negli anni '80, l'incendio del 2017 in British Columbia è la prima volta che viene osservato, " Ha detto Toon.

"È stato emozionante ricevere conferme, " ha aggiunto Robo.

Inoltre, le osservazioni dettagliate fatte durante l'incendio del 2017 - come la persistenza della materia organica un po' più lunga del previsto - stanno alimentando più modelli, notarono i due. È possibile che gli impatti di raffreddamento di un inverno nucleare possano durare un po' meno a lungo di quanto i modelli abbiano previsto fino ad oggi, Toon ha detto, ma i lavori sono in corso.