Quand des nuages ​​de fumée et de cendres s'élèvent au-dessus de l'océan, s'étendant loin des feux de forêt qui en sont la source, ils pourraient ne pas seulement affecter la qualité de l'air. Plutôt, la suie des feux de forêt pourrait laisser une marque chimique sur les eaux ci-dessous.

C'est l'idée derrière les nouvelles recherches d'Aron Stubbins, professeur agrégé de sciences marines et environnementales à Northeastern. L'étude a été dirigée par un ancien élève de Stubbins, Sacha Wagner, qui était également chercheur postdoctoral à Northeastern à l'époque.

Alors que les incendies brûlent les forêts, le carbone qui est stocké dans les corps ligneux des arbres est en grande partie libéré dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone. Mais ce n'est pas la seule forme que le carbone d'un arbre peut prendre lorsqu'il est brûlé. Un arbre laisse aussi derrière lui ses restes calcinés, qui contiennent une forme de l'élément bien nommé "noir de carbone".

Le carbone noir est le produit de la combustion, explique Stubbins. Il peut être produit par la combustion de matières organiques (comme des arbres) ou de combustibles fossiles. Un autre mot pour le noir de carbone est la suie.

"Certaines études suggèrent qu'une quantité importante de carbone que nous perdons dans la déforestation causée par les incendies de forêt, une partie est enfermée pendant de plus longues périodes sous forme de noir de carbone, " dit Stubbins.

Une grande partie de la suie produite par les incendies de forêt se retrouve sur le sol de la forêt pour être stockée dans le sol. Mais, comme n'importe qui avec une cheminée le sait, de minuscules particules de suie ont tendance à dériver.

En effet, dans les études précédentes, Stubbins et ses collègues ont découvert que le carbone noir provenant des incendies de forêt se retrouve dans les rivières. Et ces fleuves transportent des matériaux jusqu'à la mer, y compris le noir de carbone.

Dans cette recherche, Stubbins a découvert qu'environ 10 % du carbone transporté par les rivières vers l'océan se présente sous la forme de carbone noir. Ses travaux ont également révélé qu'environ 2% de toute la matière organique dans l'océan est du noir de carbone.

"Nous avons donc toujours pensé que le carbone noir dans les océans venait de la terre parce qu'il n'y a pas de feu dans l'océan, " dit Stubbins.

Mais cette image simple était sur le point de devenir beaucoup plus complexe.

Les scientifiques se sont demandé s'il était possible qu'une partie du noir de carbone de l'océan provienne directement de la suie transportée au-dessus de l'eau dans des panaches de fumée. Et en décembre 2017, ils ont eu la chance de tester cet itinéraire alternatif.

C'est à ce moment-là que l'incendie de Thomas a commencé. Cet incendie de forêt a fait son chemin dans l'histoire en tant que plus grand de l'histoire de la Californie moderne à l'époque (il se classe actuellement au septième rang). L'incendie de Thomas a brûlé pendant plus d'un mois, et les vents de Santa Ana ont soulevé d'épais panaches de fumée et de cendres sur le canal de Santa Barbara.

Stubbins et Wagner avaient des collègues qui devaient partir pour une croisière de recherche océanographique où se dirigeait ce panache de fumée. Ils étaient censés étudier quelque chose sans rapport, mais les chercheurs du nord-est leur ont demandé de voir ce qui se passait sous ce panache et de voir s'il déposait directement du carbone noir dans l'océan.

L'équipe a découvert que la concentration de noir de carbone dissous dans l'eau de surface sous le panache de fumée était élevée de 13 % par rapport aux autres stations d'échantillonnage. Ils ont également découvert que lorsqu'ils mettaient eux-mêmes une partie des cendres recueillies lors du feu dans l'eau de mer, il a libéré beaucoup de noir de carbone dissous.

En utilisant ces informations, les chercheurs ont calculé combien de carbone noir dissous devrait apparaître dans les eaux sous le panache de fumée et quelle devrait être la signature isotopique de ce matériau. Et c'est alors qu'ils ont rencontré un problème.

Bien que les scientifiques aient identifié une concentration élevée de noir de carbone dissous dans les eaux de surface, il ne suffisait pas de déplacer la signature isotopique pour qu'elle corresponde au modèle qu'ils avaient calculé.

"Cela laisse une énigme, toujours, " Stubbins dit. " Quelle quantité de carbone noir est transportée directement pendant ces grands événements par rapport à systématiquement via les rivières et le dépôt de combustibles fossiles [produits] ?

Stubbins a quelques idées sur ce qui a pu se passer. La croisière de recherche est arrivée sur le site d'échantillonnage une fois que l'incendie a commencé à émettre moins de fumée au-dessus de l'océan, alors peut-être qu'ils ont raté le moment de pointe. Et peut-être, il dit, certaines des particules de suie ont coulé au fond de l'océan et ont été enfouies dans les sédiments.

Indépendamment, les scientifiques ne pensent pas que les rivières étaient responsables des concentrations élevées de carbone noir dissous sous le panache de fumée. Comme ils le soulignent dans un article publié récemment dans le Journal of Geophysical Research :Biogéosciences , si le carbone noir dissous dans l'eau de mer provenait des rivières, ils s'attendraient à ce que les mêmes eaux qui contenaient cette suie transportée seraient également moins salées. En effet, ils n'étaient pas. Cela semble donc corroborer l'hypothèse, ils posent, que les cendres du feu pourraient être la source la plus directe de noir de carbone sous le panache de fumée.

Une autre étude menée par Stubbins a révélé que la signature isotopique du carbone noir dissous trouvé dans les rivières ne correspond pas à celle du carbone noir dans l'océan dans des conditions plus normales.

Indépendamment, Stubbins dit, c'est la première fois que l'on étudie l'apport direct de noir de carbone dans l'océan à partir de la fumée des feux de forêt. "La quantité réelle qui s'est retrouvée dans l'océan au cours de cet événement spécifique était difficile à quantifier, " dit-il. Mais Stubbins dit qu'il est important de comprendre comment cela pourrait affecter le cycle du carbone au sens large.

« Les feux de forêt sont de plus en plus importants, " dit-il. " Est-ce que cette façon de livrer du noir de carbone aux océans est susceptible d'augmenter à l'avenir ? Ces éléments alimentent le cycle du carbone noir d'une manière que nous ne comprenons pas encore tout à fait, et nous devons commencer à reconstituer ces budgets pour les cycles contemporains du noir de carbone."