Alors que la fréquence et la taille des incendies de forêt continuent d'augmenter dans le monde, De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l'Université Carnegie Mellon montrent comment le vieillissement chimique des particules émises par ces incendies peut entraîner une formation de nuages ​​plus étendue et le développement de tempêtes intenses dans l'atmosphère. La recherche a été publiée en ligne aujourd'hui dans la revue Avancées scientifiques .

"L'introduction de grandes quantités de particules de nucléation de glace provenant de ces incendies peut avoir des impacts substantiels sur la microphysique des nuages, si les gouttelettes de nuage surfondues gèlent ou restent liquides, et la propension des nuages ​​à précipiter, " a déclaré Ryan Sullivan, professeur agrégé de chimie et de génie mécanique. Comprendre ces impacts est un facteur clé pour modéliser avec précision le climat de la Terre et comment il pourrait continuer à changer.

S'appuyant sur les recherches de l'équipe de Sullivan du Center for Atmospheric Particle Studies publiées l'année dernière, les auteurs ont collecté une variété de matériaux végétaux différents, les brûle et analyse les particules émises dans la fumée. En particulier, l'équipe s'est intéressée aux particules de nucléation de la glace, des types rares de particules qui peuvent catalyser la formation de cristaux de glace dans l'atmosphère à des températures plus élevées que d'habitude et ainsi affecter fortement les processus climatiques, y compris la formation de nuages ​​et si un nuage précipite ou non. En réalité, la plupart des précipitations au-dessus des terres proviennent de nuages ​​contenant de la glace.

Alors qu'il était déjà largement connu que les particules fraîchement émises par la combustion de la biomasse, comme les hautes herbes, arbustes, et les arbres - peuvent avoir un impact considérable sur la nucléation de la glace, L'équipe de Sullivan était intéressée à découvrir les effets de ces particules alors qu'elles voyageaient pendant des jours et des semaines dans l'atmosphère et subissaient un vieillissement chimique. Avec un réacteur à chambre spécialisé, spectromètres de masse, microscopie électronique, et une technique innovante de congélation de gouttelettes microfluidiques, les chercheurs ont analysé les particules émises par la combustion de divers types de matières végétales comme cela se produit dans les incendies de forêt et les brûlages dirigés, et simulé les processus de vieillissement que ces particules subiraient dans l'atmosphère.

Un diagramme montrant les différents processus de vieillissement des aérosols brûlant de la biomasse dans l'atmosphère.

Typiquement, les particules de nucléation de la glace perdent leur puissance à mesure qu'elles vieillissent dans l'atmosphère, mais dans cette étude, les chercheurs ont découvert que la capacité de nucléation de la glace des particules émises par la combustion de la biomasse augmentait en fait à mesure qu'elles subissaient un vieillissement atmosphérique simulé. Cela représente un cadre très différent pour examiner comment les propriétés de forçage climatique d'une source épisodique majeure de particules évoluent dans l'atmosphère.

"C'est parce que le vieillissement atmosphérique entraîne la perte des revêtements de particules initialement présents sur les particules de fumée qui cachent les sites de surface actifs sur la glace, " a expliqué Sullivan. " Ces sites sont les particules minérales produites par la combustion de la biomasse elle-même que nous avons signalée l'année dernière dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ."

Les données de cette étude pourraient avoir un impact majeur sur les futures recherches sur les feux de forêt et le changement climatique, dit Lydia Jahl, qui a récemment obtenu son doctorat. en chimie de Carnegie Mellon dans le groupe de Sullivan.

"Nous avons estimé que brûler un seul mètre carré de prairie pourrait influencer la concentration de particules de nucléation de glace dans des centaines de milliers de kilomètres cubes d'atmosphère, " a déclaré Jahl. " Les modélisateurs climatiques pourraient utiliser nos données davantage pour déterminer comment les émissions de feux de forêt influencent l'équilibre du rayonnement solaire entrant et du rayonnement terrestre sortant, parmi d'autres propriétés du cloud."