Når fossilt brændstof eller biomasse brænder, fylder sod - også kendt som sort kulstof - luften. Sort kulstof er en vigtig kortsigtet klimadriver, fordi det absorberer solenergi og kan påvirke dannelsen og sammensætningen af skyer.
Omfanget af sort kulstofs indvirkning på skyer har været genstand for debat i 30 år. En undersøgelse for nylig offentliggjort af atmosfæriske forskere fra Colorado State University har til formål at afgøre debatten og forbedre klimamodellerne.
Tidligere undersøgelser udført i laboratoriet var i konflikt med, hvorvidt sort kulstof var effektiv til iskernedannelse, en proces, der er vigtig for skydannelse. Sodpartikler kan ligesom andre typer aerosolpartikler i luften fungere som grundlag for iskrystalvækst. Laboratorieresultater for sod spændte helt vildt fra ingen iskernedannelsesaktivitet til effektiv isdannelse.
"En af grundene til, at disse resultater kan spænde over et sådant område, er, at forbrændingsprocesser, der danner sort kulstof, er ekstremt komplicerede og varierer afhængigt af brændstoffer, der forbrændes, og om forbrændingen er nøje kontrolleret, som i en dieselmotor, eller ukontrolleret, som i skovbrande, " sagde Gregory Schill, førsteforfatter på undersøgelsen og en tidligere NSF postdoc-stipendiat ved Institut for Atmosfærisk Videnskab.
Schill og hans kolleger prøvede røg fra skovbrande og foreskrevne forbrændinger, og filtrerede derefter sodpartikler fra ved hjælp af en teknik, han udviklede sammen med andre medlemmer af professor Sonia Kreidenweis og Paul DeMotts forskningsgruppe. Dette arbejde bygger på Schills tidligere undersøgelse af sorte kulstofpartikler fra dieselmotorudstødning, udført på CSU Engines and Energy Conversion Laboratory.
Ved at kombinere den viden, der er opnået gennem disse eksperimenter, simulerede Schill og hans kolleger bidragene fra partikler, der danner sort kulstofis i forhold til andre naturlige kilder, i en global model. De fandt ud af, at sort kulstof ikke er så vigtigt som tidligere antaget for ispartikeldannelse i skyer på mellemniveau, de skyer, der er mest ansvarlige for nedbør over kontinenter.
Naturlige kilder, såsom støv og havsprøjt, har mere indflydelse på skyegenskaber på mellemniveau. Disse skyegenskaber påvirker klimaet forskelligt ved at reflektere sollys, frigive nedbør og bestemme, hvor længe skyen varer ved.
"Vores resultater tyder på, at sort kulstof, uanset brændstoftyper eller forbrændingsforhold, har lignende isdannelsesegenskaber i skyer på mellemniveau, og disse er mindre effektive til at danne is sammenlignet med andre ikke-antropogene kilder," Schill sagde.
Atmosfæriske modeller har overvurderet sort kulstofs rolle som en iskernedannende partikel, og disse resultater korrigerer denne misforståelse.
"Dette giver et klarere billede af de faktorer, både naturlige og menneskeskabte, der kan påvirke skyer og nedbør i et fremtidigt klima," sagde Schill.
Undersøgelsen eliminerer sort kulstof som den primære mistænkte for isdannelse fra røgpartikler, men efterlader mange ubesvarede spørgsmål om, hvordan biomasseafbrænding påvirker skyer.
"Sort kulstof er kun én komponent i en kompleks suppe, der udgør røg," sagde Schill. "Vi ved, at noget i røgen kan danne ispartikler, men vi forstår ikke helt, hvad disse skyfrø er."
CSU-atmosfæriske videnskabsmænd arbejder på det problem, herunder en undersøgelse foretaget af Kreidenweis/DeMott-gruppen, der adresserer biomasseforbrændingens bidrag af sådanne frø til skyniveauer. Dette begyndende arbejde er baseret på prøver taget under WE-CAN-kampagnen, hvor forskere i forskningsfly fløj ind i skovbrandsrøg. Den nye undersøgelses resultater bekræfter, at loftede faner har de samme egenskaber, som Schill fandt i sine jordbaserede undersøgelser.
