A medida que la frecuencia y el tamaño de los incendios forestales continúan aumentando en todo el mundo, Una nueva investigación de los científicos de la Universidad Carnegie Mellon muestra cómo el envejecimiento químico de las partículas emitidas por estos incendios puede conducir a una formación de nubes más extensa y al desarrollo de tormentas intensas en la atmósfera. La investigación se publicó hoy en línea en la revista Avances de la ciencia .

"La introducción de grandes cantidades de partículas nucleantes de hielo de estos incendios puede causar impactos sustanciales en la microfísica de las nubes, si las gotas de nubes superenfriadas se congelan o permanecen líquidas, y la propensión de las nubes a precipitarse, "dijo Ryan Sullivan, profesor asociado de química e ingeniería mecánica. Comprender estos impactos es un factor clave para modelar con precisión el clima de la Tierra y cómo podría continuar cambiando.

Sobre la base de la investigación del equipo de Sullivan en el Centro de Estudios de Partículas Atmosféricas publicada el año pasado, los autores recolectaron una variedad de diferentes materiales vegetales, los quemó y analizó las partículas emitidas en el humo. En particular, el equipo estaba interesado en partículas nucleantes de hielo, tipos raros de partículas que pueden catalizar la formación de cristales de hielo en la atmósfera a temperaturas más altas de lo habitual y, por lo tanto, afectar en gran medida los procesos climáticos, incluida la formación de nubes y si una nube se precipita o no. De hecho, la mayor parte de las precipitaciones sobre la tierra se originan en nubes que contienen hielo.

Si bien ya era ampliamente conocido que las partículas recién emitidas por la quema de biomasa, como pastos altos, arbustos y árboles:pueden tener un gran impacto en la nucleación del hielo, El equipo de Sullivan estaba interesado en descubrir los efectos de estas partículas mientras viajaban durante días y semanas en la atmósfera y experimentaban el envejecimiento químico. Con un reactor de cámara especializado, espectrómetros de masas, microscopio de electrones, y una innovadora técnica de congelación de gotas de microfluidos, Los investigadores analizaron las partículas emitidas por la quema de varios tipos de material vegetal como ocurre en los incendios forestales y las quemaduras prescritas. y simuló los procesos de envejecimiento que estas partículas sufrirían en la atmósfera.

Un diagrama que muestra los diversos procesos de envejecimiento de los aerosoles que queman biomasa en la atmósfera.

Típicamente, las partículas que nuclean el hielo pierden su potencia a medida que envejecen en la atmósfera, pero en este estudio, Los investigadores encontraron que la capacidad de nucleación de hielo de las partículas emitidas por la quema de biomasa en realidad aumentó a medida que experimentaron un envejecimiento atmosférico simulado. Esto representa un marco muy diferente para considerar cómo las propiedades de forzamiento climático de una importante fuente episódica de partículas evolucionan en la atmósfera.

"Esto se debe a que el envejecimiento atmosférico impulsa la pérdida de los recubrimientos de partículas inicialmente presentes en las partículas de humo que ocultan los sitios de la superficie activa con hielo, "Sullivan explicó." Esos sitios son las partículas minerales producidas por la propia combustión de combustible de biomasa que informamos el año pasado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . "

Los datos de este estudio podrían tener un gran impacto en la investigación futura sobre incendios forestales y cambio climático. dijo Lydia Jahl, quien recientemente recibió su Ph.D. en química de Carnegie Mellon en el grupo de Sullivan.

"Estimamos que la quema de solo un metro cuadrado de pastizales podría influir en la concentración de partículas que nuclean el hielo en cientos de miles de kilómetros cúbicos de la atmósfera". ", Dijo Jahl." Los modeladores climáticos podrían usar nuestros datos más para determinar cómo las emisiones de incendios forestales influyen en el equilibrio de la radiación solar entrante y la radiación terrestre saliente, entre otras propiedades de la nube ".