Poiché la frequenza e le dimensioni degli incendi continuano ad aumentare in tutto il mondo, una nuova ricerca degli scienziati della Carnegie Mellon University mostra come l'invecchiamento chimico delle particelle emesse da questi incendi può portare a una formazione di nubi più estesa e a un intenso sviluppo di tempeste nell'atmosfera. La ricerca è stata pubblicata oggi online sulla rivista Progressi scientifici .

"L'introduzione di grandi quantità di particelle nucleanti di ghiaccio da questi incendi può causare impatti sostanziali sulla microfisica delle nuvole, se le goccioline di nuvole superraffreddate si congelano o rimangono liquide, e la propensione delle nuvole a precipitare, "ha detto Ryan Sullivan, professore associato di chimica e ingegneria meccanica. Comprendere questi impatti è un fattore chiave per modellare accuratamente il clima della Terra e come potrebbe continuare a cambiare.

Basandosi sulla ricerca del team di Sullivan nel Center for Atmospheric Particle Studies pubblicata lo scorso anno, gli autori hanno raccolto una varietà di diversi materiali vegetali, li bruciava e analizzava le particelle emesse nel fumo. In particolare, il team era interessato alle particelle nucleanti del ghiaccio, rari tipi di particelle che possono catalizzare la formazione di cristalli di ghiaccio nell'atmosfera a temperature superiori al normale e quindi influenzare notevolmente i processi climatici, compresa la formazione di nubi e se una nube precipita o meno. Infatti, la maggior parte delle precipitazioni sulla terra inizia da nuvole contenenti ghiaccio.

Mentre era già ampiamente noto che le particelle emesse di recente dalla combustione della biomassa, come le erbe alte, arbusti, e alberi:possono avere un forte impatto sulla nucleazione del ghiaccio, Il team di Sullivan era interessato a scoprire gli effetti di queste particelle mentre viaggiavano per giorni e settimane nell'atmosfera e sperimentavano l'invecchiamento chimico. Con un reattore a camera specializzato, spettrometri di massa, microscopio elettronico, e un'innovativa tecnica di congelamento delle gocce microfluidica, i ricercatori hanno analizzato le particelle emesse dalla combustione di vari tipi di materiale vegetale come avviene negli incendi boschivi e nelle ustioni prescritte, e simulato i processi di invecchiamento che queste particelle subirebbero nell'atmosfera.

Un diagramma che mostra i vari processi di invecchiamento dell'aerosol che brucia biomassa nell'atmosfera.

Tipicamente, le particelle nucleanti di ghiaccio perdono la loro potenza quando invecchiano nell'atmosfera, ma in questo studio i ricercatori hanno scoperto che la capacità di nucleazione del ghiaccio delle particelle emesse dalla combustione della biomassa è effettivamente aumentata quando hanno sperimentato l'invecchiamento atmosferico simulato. Questo rappresenta un quadro molto diverso per considerare come evolvono nell'atmosfera le proprietà di forzatura del clima di una grande sorgente episodica di particelle.

"Questo perché l'invecchiamento atmosferico determina la perdita di rivestimenti di particelle inizialmente presenti sulle particelle di fumo che nascondono i siti superficiali attivi sul ghiaccio, " ha spiegato Sullivan. "Quei siti sono le particelle minerali prodotte dalla combustione del combustibile da biomassa stessa che abbiamo riportato l'anno scorso nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ."

I dati di questo studio potrebbero avere un impatto importante sulla ricerca futura sugli incendi e sui cambiamenti climatici, disse Lydia Jahl, che ha recentemente conseguito il dottorato di ricerca. in chimica da Carnegie Mellon nel gruppo di Sullivan.

"Abbiamo stimato che bruciare solo un metro quadrato di prateria potrebbe influenzare la concentrazione di particelle nucleanti di ghiaccio in centinaia di migliaia di chilometri cubi di atmosfera, " Ha detto Jahl. "I modellatori climatici potrebbero utilizzare ulteriormente i nostri dati per determinare come le emissioni di incendi boschivi influenzano l'equilibrio tra la radiazione solare in entrata e la radiazione terrestre in uscita, tra le altre proprietà del cloud."