Lorsque des combustibles fossiles ou de la biomasse brûlent, la suie, également connue sous le nom de noir de carbone, remplit l'air. Le carbone noir est un important facteur climatique à court terme car il absorbe l'énergie solaire et peut affecter la formation et la composition des nuages.

L'étendue de l'impact du noir de carbone sur les nuages ​​fait débat depuis 30 ans. Une étude récemment publiée par des scientifiques atmosphériques de la Colorado State University vise à trancher le débat et à améliorer les modèles climatiques.

Des études antérieures effectuées en laboratoire étaient en conflit sur l'efficacité du noir de carbone pour la nucléation de la glace, un processus important pour la formation des nuages. Particules de suie, comme d'autres types de particules d'aérosol dans l'air, peut servir de base à la croissance des cristaux de glace. Les résultats de laboratoire sur la suie variaient énormément, de l'absence d'activité de nucléation de la glace à la formation efficace de glace.

"L'une des raisons pour lesquelles ces résultats pourraient couvrir une telle plage est que les processus de combustion qui forment du noir de carbone sont extrêmement compliqués et diffèrent selon les combustibles brûlés, et si la combustion est soigneusement contrôlée, comme dans un moteur diesel, ou non contrôlé, comme dans les feux de forêt, " a déclaré Gregory Schill, premier auteur de l'étude et ancien chercheur postdoctoral de la NSF au Département des sciences de l'atmosphère.

Schill et ses collègues ont échantillonné la fumée des incendies de forêt et des brûlages dirigés, puis filtré les particules de suie à l'aide d'une technique qu'il a développée avec d'autres membres du groupe de recherche du professeur Sonia Kreidenweis et de Paul DeMott. Ce travail s'appuie sur l'enquête précédente de Schill sur les particules de carbone noir provenant des gaz d'échappement des moteurs diesel, menée au Laboratoire CSU sur les moteurs et la conversion d'énergie.

En combinant les connaissances acquises grâce à ces expériences, Schill et ses collègues ont simulé les contributions des particules de nucléation de glace de carbone noir par rapport à d'autres sources naturelles dans un modèle global. Ils ont découvert que le carbone noir n'est pas aussi important qu'on le pensait auparavant pour la formation de particules de glace dans les nuages ​​de moyenne altitude, les nuages ​​les plus responsables des précipitations sur les continents.

Sources naturelles, tels que la poussière et les embruns, ont plus d'influence sur les propriétés des nuages ​​de niveau intermédiaire. Ces attributs de nuages ​​affectent diversement le climat en réfléchissant la lumière du soleil, libérer les précipitations et déterminer combien de temps le nuage persiste.

"Nos résultats suggèrent que le noir de carbone, quels que soient les types de carburant ou les conditions de combustion, ont des propriétés de formation de glace similaires dans les nuages ​​de moyenne altitude, et ceux-ci sont moins efficaces pour former de la glace par rapport à d'autres sources non anthropiques, " a déclaré Schill.

Les modèles atmosphériques ont surestimé le rôle du noir de carbone en tant que particule de nucléation de la glace, et ces conclusions corrigent ce malentendu.

« Cela donne une image plus claire des facteurs, à la fois naturel et anthropique, qui pourraient avoir un impact sur les nuages ​​et les précipitations dans un climat futur, " a déclaré Schill.

L'étude élimine le carbone noir comme principal suspect de formation de glace à partir de particules de fumée, mais laisse de nombreuses questions sans réponse sur la façon dont la combustion de la biomasse affecte les nuages.

"Le noir de carbone n'est qu'un composant d'une soupe complexe qui compose la fumée, " a déclaré Schill. "Nous savons que quelque chose dans la fumée peut former des particules de glace, mais nous ne comprenons pas pleinement ce que sont ces graines de nuages."

Les scientifiques atmosphériques de la CSU travaillent sur ce problème, y compris une étude du groupe Kreidenweis/DeMott qui traite de la contribution de la combustion de la biomasse de ces graines aux niveaux de nuages. Ce travail naissant est basé sur des échantillons prélevés lors de la campagne WE-CAN, dans lequel des scientifiques dans des avions de recherche ont volé dans la fumée d'un incendie de forêt. Les résultats de la nouvelle étude confirment que les panaches volumineux ont les mêmes caractéristiques que Schill a trouvées dans ses études au sol.