Gregory Schill muestrea una quemadura prescrita en el Laboratorio Móvil CSU en la Estación Biológica Konza Prairie en Flint Hills de Kansas. Crédito:Barb van Syke
Cuando se queman combustibles fósiles o biomasa, el hollín, también conocido como carbón negro, llena el aire. El carbono negro es un importante impulsor del clima a corto plazo porque absorbe la energía solar y puede afectar la formación y composición de las nubes.
El alcance del impacto del carbono negro en las nubes ha sido objeto de debate durante 30 años. Un estudio publicado recientemente por científicos atmosféricos de la Universidad Estatal de Colorado tiene como objetivo resolver el debate y mejorar los modelos climáticos.
Estudios anteriores realizados en el laboratorio discreparon sobre si el carbón negro era efectivo en la nucleación del hielo, un proceso importante para la formación de nubes. Partículas de hollín, como otros tipos de partículas de aerosol en el aire, puede actuar como base para el crecimiento de cristales de hielo. Los resultados de laboratorio sobre el hollín variaron enormemente desde la ausencia de actividad de nucleación de hielo hasta la formación eficiente de hielo.
"Una razón por la que estos resultados podrían abarcar tal rango es que los procesos de combustión que forman carbón negro son extremadamente complicados y difieren según los combustibles quemados". y si la combustión se controla cuidadosamente, como en un motor diesel, o incontrolado, como en incendios forestales, "dijo Gregory Schill, primer autor del estudio y ex becario de investigación postdoctoral de la NSF en el Departamento de Ciencias Atmosféricas.
Schill y sus colegas tomaron muestras de humo de incendios forestales y prescribieron quemaduras, luego filtró las partículas de hollín utilizando una técnica que desarrolló con otros miembros del grupo de investigación de la profesora Sonia Kreidenweis y Paul DeMott. Este trabajo se basa en la investigación previa de Schill sobre las partículas de carbón negro del escape de los motores diésel, realizado en el Laboratorio de Conversión de Energía y Motores de CSU.
Combinando el conocimiento adquirido a través de estos experimentos, Schill y sus colegas simularon las contribuciones de las partículas nucleantes de hielo de carbono negro frente a otras fuentes naturales en un modelo global. Descubrieron que el carbono negro no es tan importante como se pensaba anteriormente para la formación de partículas de hielo en nubes de nivel medio. las nubes más responsables de las precipitaciones sobre los continentes.
El sol se pone sobre una quemadura prescrita en la estación biológica Konza Prairie en Flint Hills de Kansas. Crédito:Gregory Schill
Fuentes naturales, como el polvo y el rocío del mar, tienen más influencia en las propiedades de las nubes de nivel medio. Estos atributos de las nubes afectan el clima de diversas formas al reflejar la luz solar, liberando precipitación y determinando cuánto tiempo persiste la nube.
"Nuestros resultados sugieren que el carbono negro, independientemente de los tipos de combustible o las condiciones de combustión, tienen propiedades de formación de hielo similares en nubes de nivel medio, y estos son menos eficientes en la formación de hielo en comparación con otras fuentes no antropogénicas, "Dijo Schill.
Los modelos atmosféricos han sobrestimado el papel del carbono negro como partícula nucleadora de hielo, y estos hallazgos corrigen ese malentendido.
"Esto proporciona una imagen más clara de los factores, tanto naturales como antropogénicas, que podrían afectar las nubes y las precipitaciones en un clima futuro, "Dijo Schill.
El estudio elimina el carbono negro como el principal sospechoso de formación de hielo a partir de partículas de humo, pero deja muchas preguntas sin respuesta sobre cómo la quema de biomasa afecta a las nubes.
"El carbón negro es solo un componente de una sopa compleja que forma humo, ", Dijo Schill." Sabemos que algo en el humo puede formar partículas de hielo, pero no entendemos completamente qué son estas semillas de nubes ".
Los científicos atmosféricos de CSU están trabajando en ese problema, incluido un estudio del grupo Kreidenweis / DeMott que aborda la contribución de la quema de biomasa de tales semillas a los niveles de nubes. Este trabajo incipiente se basa en muestras tomadas durante la campaña WE-CAN, en el que los científicos en aviones de investigación volaron hacia el humo de los incendios forestales. Los hallazgos del nuevo estudio confirman que las columnas elevadas tienen las mismas características que Schill encontró en sus estudios terrestres.
