Mentre gli incendi e le ondate di calore stressano gli Stati Uniti occidentali, la preoccupazione per la siccità è in aumento:i paesaggi aridi bruciano più facilmente, e la pioggia può aiutare a domare gli incendi che già infuriano. Ma il fumo degli incendi può impedire a quella pioggia essenziale di cadere.

Un nuovo studio ha scoperto che minuscole particelle nel fumo degli incendi influiscono sul modo in cui le goccioline si formano nelle nuvole, potenzialmente con conseguente minore pioggia e aggravamento delle condizioni di siccità che alimentano gli incendi.

Quando gli incendi mandano fumo nell'atmosfera, minuscole particelle volano su con esso. Le gocce d'acqua possono condensarsi sulle particelle nelle nuvole.

Gli autori dello studio si aspettavano un aumento del numero di goccioline d'acqua che si formano nelle nuvole a causa degli incendi, perché più particelle creano più goccioline. Ma la differenza tra nuvole fumose e nuvole pulite era più grande del previsto, con nuvole fumose che ospitano circa cinque volte il numero di goccioline rispetto alle loro controparti pulite. Le goccioline fumose erano anche la metà delle dimensioni delle goccioline incontaminate.

Quella differenza di dimensioni è ciò che potrebbe impedire alle gocce di cadere. Poiché le piccole goccioline hanno meno probabilità di crescere e alla fine cadere sotto forma di pioggia, gli incendi negli Stati Uniti occidentali potrebbero significare meno pioggia durante la stagione degli incendi, secondo il nuovo studio pubblicato sulla rivista AGU Lettere di ricerca geofisica , che pubblica ad alto impatto, rapporti in formato breve con implicazioni immediate che abbracciano tutte le scienze della Terra e dello spazio.

"Siamo rimasti sorpresi dall'efficacia di queste particelle principalmente organiche nel formare goccioline di nuvole e dal grande impatto che hanno avuto sulla microfisica delle nuvole, ", ha affermato l'autrice principale Cynthia Twohy, uno scienziato atmosferico presso la NorthWest Research Associates e la Scripps Institution of Oceanography. "Ho iniziato a pensare, 'Quali sono gli effetti a lungo termine di questo? abbiamo siccità, e abbiamo molti incendi, e aumentano nel tempo. Come giocano le nuvole in questa immagine?'"

Twohy e un team di chimici atmosferici hanno trascorso l'estate del 2018 su un aereo da ricerca C-130 Hercules, campionare altocumuli di media altitudine mentre gli incendi bruciavano negli Stati Uniti occidentali Gli strumenti a bordo dell'aereo misuravano i gas e le particelle emessi dagli incendi e le goccioline campionate, la cui chimica Twohy ha analizzato in laboratorio.

Il lavoro fornisce nuove informazioni dirette sulla microfisica e la chimica delle nuvole legate agli incendi che possono aiutare gli scienziati a comprendere le potenziali cause ed effetti dei cambiamenti atmosferici durante gli incendi.

Complessità nuvola fumosa

Nelle nuvole che arrivano in alto nell'atmosfera, l'aggiunta di più particelle può rinvigorire le nuvole e causare pioggia, ma è vero il contrario per i cumuli a bassa quota come quelli studiati da Twohy. Lavoro precedente, non correlato al presente studio, trovato cambiamenti simili nella dimensione delle goccioline e nella concentrazione legati al fumo in Amazzonia, sostenere le nuove scoperte.

"Ciò che mi ha davvero entusiasmato di questo articolo sono state le connessioni con il ciclo idrologico, " ha detto Ann Marie Carlton, un chimico atmosferico dell'Università della California-Irvine che non era coinvolto nel nuovo studio. "Osservano differenze nella dimensione delle gocce di nube e nelle precipitazioni, e la formazione di nubi incide decisamente sul ciclo idrologico. Avere risultati relativi al cloud così solidi è piuttosto insolito, nella mia esperienza."

La microfisica del cloud è complessa, e Twohy osserva che ci sono fattori diversi dalla dimensione delle goccioline da considerare per l'impatto complessivo che le nuvole di fumo hanno sul clima regionale. Il nuovo studio si è concentrato su piccoli cumuli, che ricoprono circa un quarto degli Stati Uniti occidentali in estate, ma altri tipi di nuvole, come temporali ad alta quota, potrebbe comportarsi diversamente. In nuvole meno profonde, il più numeroso, le goccioline più piccole possono anche essere più riflettenti, che potrebbe avere un leggero effetto di raffreddamento in superficie.

Con la diminuzione delle piogge estive nella regione, Twohy pensa che gli effetti dell'essiccazione stiano vincendo su fattori che potrebbero aumentare la pioggia, come il rinvigorimento delle nuvole.

"Negli ultimi due decenni, le precipitazioni estive sono diminuite e le temperature sono aumentate. Gli effetti cloud sono probabilmente una parte importante di tutto questo. Spero che questi risultati stimoleranno studi di modellazione regionale dettagliati che ci aiuteranno a comprendere l'impatto netto del fumo sulle nuvole e sul clima nella regione, " disse Twohy.

Se il fumo degli incendi rende meno probabile la pioggia, feedback tra fumo, periodi di siccità e più incendi potrebbero essere più comuni in futuro. La microfisica del cloud è complessa, quindi potrebbe essere una questione di tempo prima che queste relazioni siano chiare. Indipendentemente, nel collegare il fumo degli incendi ai cambiamenti delle nuvole e, provvisoriamente, precipitazione, La nuova ricerca di Twohy spinge la fisica e la chimica atmosferiche a mettersi al passo con i cambiamenti climatici.

"Poiché gli umani hanno perturbato la composizione dell'atmosfera, ci sono tutti questi feedback e interazioni di cui non siamo nemmeno a conoscenza, " ha detto Carlton. "Questo esperimento che stiamo facendo sul pianeta Terra sta alterando le nuvole e il ciclo idrologico, almeno a livello regionale. Penso che questo documento stia grattando la superficie di ciò che non sappiamo".