Non è solo quanto bruciano i fuochi, è anche dove bruciano che conta. Durante la recente stagione degli incendi estremi in Australia, iniziata nel 2019 e bruciata nel 2020, milioni di tonnellate di particelle di fumo sono state rilasciate nell'atmosfera. La maggior parte di queste particelle seguiva uno schema tipico, stabilirsi a terra dopo un giorno o una settimana; eppure quelli provocati dagli incendi in un angolo del paese sono riusciti a coprire per mesi l'intero emisfero australe. Una coppia di scienziati israeliani è riuscita a tracciare sconcertanti picchi di gennaio e febbraio 2020 in una misura di foschia carica di particelle a quegli incendi, poi, in un articolo recentemente pubblicato su Scienza , scoprirono la "tempesta perfetta" di circostanze che trascinò le particelle emesse da quei fuochi nell'atmosfera superiore e le diffuse su tutto l'emisfero australe.

Le particelle che raggiungono la stratosfera, lo strato superiore dell'atmosfera, arrivano molto spesso attraverso le eruzioni vulcaniche. La cenere emessa nelle eruzioni più estreme offusca il sole e raffredda il pianeta, oltre a produrre tramonti spettacolari. Prof. Ilan Koren del Dipartimento di Scienze della Terra e dei Pianeti del Weizmann Institute of Science, che ha condotto lo studio insieme al suo ex studente, Dott. Eitan Hirsch, ora Capo della Divisione di Scienze Ambientali presso l'Israel Institute for Biological Research a Ness Tziona, aveva notato un aumento estremo in una misura satellitare del carico di particelle nell'atmosfera chiamata AOD, o profondità ottica dell'aerosol. A gennaio 2020, quelle misure, tracciato in deviazioni standard, ha mostrato una deviazione tre volte il normale, alcune delle letture più alte mai ottenute, superiori anche a quelli del Monte Pinatubo nel 1991. Ma il momento non coincideva con nessuna attività vulcanica. Si chiedevano se la colpa potesse essere degli incendi, anche se è raro che il fumo degli incendi fuoriesca in quantità significative dallo strato inferiore dell'atmosfera noto come troposfera. La troposfera si estende dal suolo ad un'altezza di diversi chilometri, e se le particelle di fumo riescono a salire così in alto, colpiscono uno strato di inversione chiamato tropopausa che funge da sorta di soffitto tra la troposfera e la stratosfera.

Lavorando a ritroso e utilizzando i dati di diversi satelliti, Compreso, oltre all'AOD, Letture LIDAR che hanno rivelato come le particelle fossero distribuite verticalmente in "fette" di atmosfera, i due sono stati in grado di dimostrare che la fonte dei picchi erano gli incendi boschivi, in particolare quelli che bruciavano nell'Australia sudorientale. Un'ulteriore analisi dei dati satellitari ha rivelato l'ampia fascia di foschia nella stratosfera che si diffonde per coprire l'emisfero australe, con un picco da gennaio a marzo e persistente fino a luglio; raggiungendo tutto intorno e tornando alla costa occidentale dell'Australia.

Come hanno fatto queste particelle di fumo a penetrare attraverso il soffitto della tropopausa e perché provenivano da questi fuochi e non dagli altri? un indizio, dice Hirsch, giacere in un altro, lontano incendio boschivo che si era verificato diversi anni fa in Canada. Quindi, pure, erano stati registrati alti livelli di AOD. Entrambi questi incendi si sono verificati ad alte latitudini, lontano dall'equatore.

L'altezza della troposfera si riduce a queste latitudini:sopra i tropici il suo soffitto superiore può raggiungere fino a 18 km sopra la superficie, mentre da qualche parte al di sopra del 45° parallelo, nord e sud, si scende bruscamente a circa 8-10 km di altezza. Quindi il primo elemento che ha consentito il volo trans-strato delle particelle è stato semplicemente avere meno atmosfera da attraversare.

I pirocumuli, nuvole alimentate dall'energia degli incendi, erano considerati un mezzo per trasportare il fumo nella stratosfera. Però, durante l'ispezione dei dati satellitari, Hirsch e Koren hanno notato che i pirocumuli si sono formati solo per una piccola frazione della durata degli incendi, e furono per lo più visti sopra i fuochi che ardevano nella parte centrale della costa. In altre parole, queste nuvole non potrebbero spiegare le grandi quantità trovate per essere trasportate nella stratosfera, e mancava un meccanismo aggiuntivo per sollevare il fumo sottovento dalle sorgenti.

Questo porta in primo piano il secondo elemento:i modelli meteorologici nella striscia nota come cintura dei cicloni alle medie latitudini che attraversa l'estremità meridionale dell'Australia, una delle regioni più tempestose del pianeta. Il fumo è stato dapprima richiamato (spostato orizzontalmente) dai venti prevalenti nella bassa atmosfera verso l'Oceano Pacifico, e poi una parte di essa convergeva nelle nubi convettive profonde lì e fu sollevata nel nucleo delle nuvole nella stratosfera. Un interessante meccanismo di feedback noto come "rinvigorimento delle nuvole da aerosol" può approfondire ulteriormente le nuvole. In uno studio precedente, gli autori avevano dimostrato che in condizioni come l'ambiente incontaminato sopra l'Oceano Antartico, le nuvole convettive sono "aerosol limitate". Gli elevati livelli di fumo potrebbero quindi fungere da nuclei di condensazione delle nubi, permettendo alle nuvole di svilupparsi più in profondità e aumentando così il numero di nuvole in grado di penetrare nella tropopausa e iniettare il fumo nella stratosfera.

Su nella stratosfera, le particelle si trovarono in un mondo diverso da quello che avevano appena lasciato. Se in basso fossero in balia delle correnti d'aria che si mescolano e agitano, in alto l'aria si muove in modo costante, moda lineare. Questo è, c'era una forte corrente, e li stava spostando verso est oltre l'oceano verso il Sud America e indietro sull'Oceano Indiano verso l'Australia, e lentamente stabilendosi intorno all'intero emisfero. "La gente in Cile respirava particelle degli incendi australiani, " dice Hirsch. Navigando su una corrente d'aria infinita, queste particelle sono rimaste nell'aria molto più a lungo delle particelle di fumo della bassa atmosfera.

"Per le persone a terra, l'aria può sembrare solo un po' più nebbiosa oi tramonti un po' più rossi. Ma un AOD così alto, molto, molto più alto del normale, significa che la luce del sole si stava bloccando, proprio come avviene dopo le eruzioni vulcaniche, " dice Koren. "Quindi l'effetto finale di quel fumo sull'atmosfera era il raffreddamento, anche se ancora non sappiamo quanta influenza possa aver avuto il raffreddamento e l'oscuramento sull'ambiente marino o sui modelli meteorologici.

"Ci sono sempre fuochi che bruciano in California, in Australia e ai tropici, " aggiunge. "Potremmo non essere in grado di fermare tutti gli incendi, ma abbiamo bisogno di capire che le posizioni precise di quegli incendi possono garantire loro effetti molto diversi sulla nostra atmosfera".