La brume brune qui plane sur Mexico est en grande partie composée de carbone brun. Formé par un mélange complexe de produits chimiques issus de la pollution et de source naturelle dans l'atmosphère, le carbone brun est très absorbant la lumière. En regardant la photo, imaginez-vous debout dans la rue sous cette brume :c'est une couverture de chaleur avec une odeur désagréable. Cette couverture impacte non seulement le bien-être des résidents vivant sous son charme, il affecte l'équilibre de l'énergie entre la Terre et le soleil. Comprendre son impact aidera les scientifiques à intégrer le carbone brun dans les modèles aidant à projeter les impacts climatiques. Crédit :Laboratoire national du Nord-Ouest du Pacifique
Omniprésent mais mystérieux. Absorbant la lumière, particules contenant du carbone, également connu sous le nom de carbone brun, sont répandus dans l'atmosphère mais très variables. Les scientifiques s'efforcent de combler les lacunes dans les connaissances sur la façon dont ils se forment, leurs propriétés chimiques, et combien de lumière ils absorbent.
Une équipe de recherche dirigée par le Pacific Northwest National Laboratory a mené des expériences contrôlées dans la chambre environnementale du PNNL pour imiter les réactions chimiques se déroulant dans l'atmosphère. Ils ont examiné l'impact de différents ingrédients particulaires (précurseurs), les conditions de réaction (température et lumière), et la quantité d'humidité atmosphérique (humidité relative) sur la formation et le vieillissement du carbone brun. Les résultats suggèrent que le carbone brun s'est formé à partir de La pollution d'origine humaine pourrait avoir un impact significatif sur le bilan énergétique de la Terre. Plus loin, leurs travaux indiquent la nécessité de revoir soigneusement la façon dont le carbone brun est représenté dans les modèles climatiques.
Il existe deux types de particules atmosphériques (organiques) contenant du carbone et les deux sont très bonnes pour absorber la lumière du soleil. important à considérer comme des réchauffeurs atmosphériques. Les particules de noir de carbone sont des particules fines émises par la combustion à haute température principalement de combustibles fossiles, comme dans les moteurs diesel. Des particules de carbone brun sont émises par la combustion de matières organiques, ou biomasse, tels que les incendies naturels ou d'origine humaine, résidus de récolte, et le défrichement des terres. Cependant, des recherches récentes ont montré que le carbone brun peut également se former lorsque des mélanges de produits chimiques naturels et fabriqués par l'homme réagissent ensemble dans l'atmosphère en présence de la lumière du soleil pour produire des aérosols organiques « secondaires ». La recherche suggère que ce carbone brun secondaire pourrait avoir des impacts significatifs sur le climat local ou régional, fournir de nouvelles idées sur la façon de mieux évaluer les impacts de la SOA dans les modèles climatiques.
Le Dr John Shilling est représenté debout dans la chambre environnementale de pointe du PNNL, utilisé par les scientifiques pour simuler, dans des conditions contrôlées, les réactions chimiques et les processus microphysiques qui se produisent dans l'atmosphère naturelle. Les données générées dans ce laboratoire sont utilisées pour réduire l'incertitude associée à la représentation du cycle de vie des aérosols organiques dans les modèles climatiques. La chambre de recherche atmosphérique est située dans le laboratoire de mesures atmosphériques à Richland, Washington. Crédit :Laboratoire national du Nord-Ouest du Pacifique
L'équipe de recherche du PNNL, dont des collaborateurs de l'Université Concordia, a mené une série d'expériences dans la chambre environnementale du PNNL pour étudier les effets de plusieurs paramètres bien contrôlés sur l'absorption du carbone brun, y compris les types de précurseurs de carbone organique volatil, concentrations d'oxyde nitrique, taux d'humidité relative et exposition à la lumière (temps de vieillissement par photolyse). En plus d'utiliser le spectromètre à solution pour mesurer l'absorption lumineuse, ils ont également appliqué des techniques de spectrométrie de masse pour creuser dans les compositions chimiques des produits SOA. Ces mesures combinées fournissent des informations sur les deux indices de réfraction, ou les coefficients d'absorption lumineuse du carbone brun et leurs propriétés chimiques.
Les chercheurs prévoient une analyse plus détaillée des compositions chimiques répondant à l'absorption de la lumière. Les mécanismes de formation de SOA inhérents, qui sont substantiellement altérés par les conditions environnementales, sont une piste d'investigation supplémentaire.
