Quando bruciano combustibili fossili o biomasse, la fuliggine, nota anche come carbone nero, riempie l'aria. Il black carbon è un importante fattore climatico a breve termine perché assorbe l'energia solare e può influenzare la formazione e la composizione delle nuvole.

L'entità dell'impatto del black carbon sulle nuvole è oggetto di dibattito da 30 anni. Uno studio recentemente pubblicato dagli scienziati atmosferici della Colorado State University mira a risolvere il dibattito e migliorare i modelli climatici.

Precedenti studi condotti in laboratorio erano in conflitto sul fatto che il nerofumo fosse efficace nella nucleazione del ghiaccio, un processo importante per la formazione delle nuvole. Particelle di fuliggine, come altri tipi di particelle di aerosol nell'aria, può fungere da base per la crescita dei cristalli di ghiaccio. I risultati di laboratorio sulla fuliggine variavano selvaggiamente dall'assenza di attività di nucleazione del ghiaccio a un'efficiente formazione del ghiaccio.

"Una ragione per cui questi risultati potrebbero estendersi su un tale intervallo è che i processi di combustione che formano il black carbon sono estremamente complicati e differiscono a seconda dei combustibili bruciati, e se la combustione è attentamente controllata, come in un motore diesel, o incontrollato, come negli incendi, " disse Gregory Schill, primo autore dello studio ed ex ricercatore post-dottorato NSF presso il Dipartimento di Scienze dell'atmosfera.

Schill e i suoi colleghi hanno campionato il fumo degli incendi e hanno prescritto ustioni, quindi ha filtrato le particelle di fuliggine utilizzando una tecnica sviluppata con altri membri della professoressa Sonia Kreidenweis e del gruppo di ricerca di Paul DeMott. Questo lavoro si basa sulla precedente indagine di Schill sulle particelle di carbonio nero dagli scarichi dei motori diesel, condotto presso il CSU Engines and Energy Conversion Laboratory.

Combinando le conoscenze acquisite attraverso questi esperimenti, Schill e i suoi colleghi hanno simulato i contributi delle particelle nucleanti di ghiaccio di carbonio nero rispetto ad altre fonti naturali in un modello globale. Hanno scoperto che il carbonio nero non è così importante come si pensava in precedenza per la formazione di particelle di ghiaccio nelle nuvole di medio livello, le nuvole più responsabili delle precipitazioni sui continenti.

Fonti naturali, come polvere e spruzzi marini, avere più influenza sulle proprietà del cloud di medio livello. Questi attributi delle nuvole influenzano variamente il clima riflettendo la luce solare, rilasciando precipitazioni e determinando per quanto tempo persiste la nube.

"I nostri risultati suggeriscono che il carbonio nero, indipendentemente dai tipi di carburante o dalle condizioni di combustione, hanno proprietà di formazione del ghiaccio simili nelle nuvole di medio livello, e questi sono meno efficienti nel formare ghiaccio rispetto ad altre fonti non antropogeniche, " ha detto Schill.

I modelli atmosferici hanno sopravvalutato il ruolo del carbonio nero come particella nucleante di ghiaccio, e questi risultati correggono quell'equivoco.

"Questo fornisce un quadro più chiaro dei fattori, sia naturali che antropiche, che potrebbe avere un impatto su nuvole e precipitazioni in un clima futuro, " ha detto Schill.

Lo studio elimina il black carbon come principale sospetto per la formazione di ghiaccio dalle particelle di fumo, ma lascia molte domande senza risposta su come la combustione della biomassa influenzi le nuvole.

"Il carbone nero è solo un componente di una zuppa complessa che costituisce il fumo, "Schill ha detto. "Sappiamo che qualcosa nel fumo può formare particelle di ghiaccio, ma non capiamo appieno cosa siano questi semi di nube."

Gli scienziati atmosferici della CSU stanno lavorando su questo problema, compreso uno studio del gruppo Kreidenweis/DeMott che affronta il contributo della combustione della biomassa di tali semi ai livelli delle nuvole. Questo lavoro nascente si basa su campioni prelevati durante la campagna WE-CAN, in cui gli scienziati negli aerei di ricerca volavano nel fumo degli incendi. I risultati del nuovo studio confermano che i pennacchi loft hanno le stesse caratteristiche che Schill ha trovato nei suoi studi a terra.