De grandes quantités de particules de carbone noir provenant des incendies de forêt atteignent la stratosphère où elles peuvent induire un fort réchauffement local et ainsi influencer le climat régional.

Feux de forêt, comme ceux qui brûlent actuellement en Californie, ont un impact environnemental important. Des incendies incontrôlés peuvent brûler des dizaines de milliers d'acres, détruire la végétation et les habitations, et affectent gravement la qualité de l'air locale et régionale. Une équipe internationale de scientifiques, dirigé par Yafang Cheng et Hang Su du Max Planck Institute for Chemistry de Mayence, ont maintenant découvert que l'impact des feux de forêt sur l'atmosphère peut être encore plus fort qu'on ne le pensait auparavant. Les chercheurs ont découvert que de grandes quantités de suie, qui contient beaucoup de noir de carbone et est libéré par les feux de forêt, peut être transporté à travers la troposphère jusqu'à la stratosphère la plus basse à environ 10 kilomètres d'altitude. Le carbone noir est le matériau aérosol qui absorbe le plus la lumière des incendies et est considéré comme l'un des agents individuels de réchauffement climatique les plus importants.

Les concentrations de carbone noir dans les panaches d'incendie étaient plus de 20 fois plus élevées que dans l'atmosphère de fond, et la plupart des particules de carbone noir étaient recouvertes d'une épaisse couche d'autres substances chimiques améliorant leur absorption de la lumière. Les concentrations élevées et l'épaisse couche de particules de noir de carbone impliquent un fort réchauffement local dans la stratosphère la plus basse qui peut considérablement influencer le climat régional. Les résultats de l'étude viennent d'être publiés dans PNAS , la revue scientifique de la National Academy of Sciences des États-Unis.

Pour rassembler les données, les scientifiques ont intégré un photomètre de suie à particule unique (SP2) spécialement conçu dans un conteneur de fret aérien à bord d'un Airbus A340-600 de la compagnie aérienne allemande Lufthansa. Le SP2 peut détecter les particules de suie individuelles et déterminer la concentration et le revêtement des aérosols de noir de carbone. L'étude a analysé les mesures qui ont eu lieu lors de 22 vols entre l'Europe et l'Amérique du Nord d'août 2014 à octobre 2015, comprenant un échantillonnage sur un total de 230 heures de vol, principalement à des altitudes comprises entre 10 et 12 km. La recherche faisait partie du projet CARIBIC qui poursuit une approche innovante pour étudier la composition atmosphérique, procédés chimiques et physiques, et le changement climatique avec l'aide d'avions de passagers.

« Dans la stratosphère, une particule de noir de carbone peut avoir un effet beaucoup plus fort sur le climat qu'à basse altitude en raison d'un rayonnement solaire plus intense, amélioration supplémentaire de la rétrodiffusion des nuages, et de longs temps de séjour des particules, " dit Yafang Cheng, chercheur principal du projet de carbone noir CARIBIC-SP2 et chef d'un groupe de recherche indépendant Minerva au Max Planck Institute for Chemistry.

« Par convection profonde et conditions météorologiques particulières, les émissions des feux de forêt peuvent être transportées dans la stratosphère la plus basse, où nous avons collecté des données de mesure de haute qualité lors d'un grand nombre de vols intercontinentaux, " ajoute Jeannine Ditas, chercheur postdoctoral dans le groupe de Cheng, qui a travaillé sur les mesures SP2.

Saisons chaudes prolongées, sols et végétation plus secs, et l'évolution des régimes de précipitations conduit à des incendies de forêt plus fréquents avec une durée et une intensité accrues dans de nombreuses régions du monde. « Les mesures à long terme et à grande échelle sont essentielles pour quantifier l'impact des incendies de forêt sur l'atmosphère et améliorer notre compréhension du changement climatique actuel et futur, " déclare Cheng.

« Comme prochaine étape, nous prévoyons d'étendre les observations à l'Afrique et à l'Asie, où les feux de forêt sont très fréquents, " ajoute Hang Su, un co-investigateur, chef de groupe de recherche à l'Institut Max Planck de chimie et professeur à l'Université de Jinan à Guangzhou, Chine. D'autres analyses des données de mesure porteront sur le devenir des aérosols dans la stratosphère et leurs interactions avec les nuages.