Ученые раскрыли ключевые признаки так называемого «коричневого углерода» от лесных пожаров — взвеси мелких частиц в атмосфере, согревающие свойства которых не были приняты во внимание при построении современных климатических моделей. Работа, описанная в журнале «Нэйчере Геосайенс», проводилась совместно группой исследователей из Лос-Аламосской национальной лаборатории, Университета Карнеги-Меллона и Университета Монтаны.
«При сжигании биомассы образуются мелкие частицы, которые являются токсичными для человека и могут способствовать потеплению или охлаждению климата. В то время как их токсичность является бесспорной, специфические климатические эффекты остаются неясными и являются горячей темой для исследований, — сказал Манвендра Дуби, старший климатолог Лос-Аламос. — Дым от лесных пожаров составляет одну треть «черного углерода» Земли — всем известные обугленные частицы, связанные с большим пламенем. Если «черный углерод» является относительно простым — состоит исключительно из углерода, то «коричневый углерод» содержит сложную примесь органического материала, что делает его трудноидентифицируемым».
Черный углерод или сажа поглощает солнечный свет на всех длинах волн, что, как известно, способствует мощному нагреванию. Его близнец, органический углерод, выделяющийся при пожаре, отражает солнечный свет и, таким образом, охлаждает климат. Так как эти два противоположных эффекта уравновешивают друг друга, можно сделать вывод, что лесные пожары оказывают незначительное воздействие на климат. Однако, есть и третья форма эмиссии, также присутствующая в сложной смеси выбросов от пожаров, названная «коричневым углеродом», которая поглощает солнечный свет на коротких синих длинах волн.
В исследовании обнаружено, что коричневый углерод делит механизм действия с черным углеродом. Оптические свойства коричневого углерода сильно варьируют и очень сложны, поэтому никакое систематическое воздействие невозможно при построении моделей. «Ухудшает положение то, что во многих моделях коричневый углерод рассматривался в качестве органического углерода, при этом ученые вычисляли охлаждающий эффект у того, что на самом деле является нагревающей частицей, — сказал Дуби. — Очевидно, мы недооцениваем этот эффект от пожара при построении климатической модели».
Коричневый углерод согревает атмосферу аналогично черному углероду, но фактическая доля коричневого углерода в дыме под вопросом. Исследование позволит ответить на этот вопрос, предоставляя простую трактовку абсорбирующих частиц в дыме при построении климатических моделей.
Команда Лос-Аламос, состоящая из Дуби, Эллисон Айкен и Шан Лю, изучила оптические свойства частиц, испускаемых при сгорании глобально значимых видов топлива, под контролем лабораторных экспериментов. Они управляли частицами путем нагревания для удаления летучих компонентов, а затем проверяли изменения их оптических свойств. Анализ показал, что наименее изменчивая часть, транспортируемая по всему миру подобно черному углероду, поглощающая гораздо больше света, представляет собой летучую фракцию.
«Этот вывод четко устанавливает глобальное значение коричневого аэрозольного углерода — исследовательской области, приоритетной в программе Министерства энергетики, и наше открытие показывает, как эти агенты потепления можно эффективно использовать в построении климатических моделей», — отметила Равад Салех, научный сотрудник Карнеги-Меллон.