Poiché la frequenza e le dimensioni degli incendi continuano ad aumentare in tutto il mondo, una nuova ricerca degli scienziati della Carnegie Mellon University mostra come l’invecchiamento chimico delle particelle emesse da questi incendi possa portare a una formazione di nubi più estesa e allo sviluppo di tempeste intense nell’atmosfera. La ricerca è stata pubblicata online nei giorni scorsi sulla rivista Science Advances.
“L’introduzione di grandi quantità di particelle nucleari di ghiaccio da questi incendi può causare impatti sostanziali sulla microfisica delle nuvole, sia che le goccioline di nubi super raffreddate si congelino, sia che rimangano liquide, e sulla propensione delle nuvole a precipitare”, ha spiegato Ryan Sullivan, professore associato di chimica e ingegneria meccanica. Comprendere questi impatti è un fattore chiave per modellare accuratamente il clima della Terra e per capire come potrebbe continuare a cambiare.
Basandosi sulla ricerca del team di Sullivan nel Center for Atmospheric Particle Studies pubblicata lo scorso anno, gli autori hanno raccolto una varietà di diversi materiali vegetali, li hanno bruciati e hanno analizzato le particelle emesse nel fumo. In particolare, il team era interessato alle particelle nucleari di ghiaccio, rari tipi di particelle che possono catalizzare la formazione di cristalli di ghiaccio nell’atmosfera a temperature più elevate del normale e quindi influenzare notevolmente i processi climatici, inclusa la formazione di nuvole e se una nuvola precipita o meno. In effetti, la maggior parte delle precipitazioni sulla terra inizia da nuvole contenenti ghiaccio.
Sebbene fosse già ampiamente noto che le particelle appena emesse dalla combustione della biomassa – come erbe alte, arbusti e alberi – possono avere un impatto notevole sulla nucleazione del ghiaccio, il team di Sullivan era interessato a scoprire gli effetti di queste particelle mentre viaggiavano per giorni e settimane nell’atmosfera e sperimentato invecchiamento chimico. Con un reattore a camera specializzato, spettrometri di massa, microscopia elettronica e un’innovativa tecnica di congelamento delle goccioline microfluidiche, i ricercatori hanno analizzato le particelle emesse dalla combustione di vari tipi di materiale vegetale come accade negli incendi e nelle ustioni prescritte, e hanno simulato i processi di invecchiamento di queste particelle. subirebbe nell’atmosfera.
Un diagramma che mostra i vari processi di invecchiamento dell’aerosol che brucia la biomassa nell’atmosfera.
In genere, le particelle nucleari del ghiaccio perdono la loro potenza quando invecchiano nell’atmosfera, ma in questo studio i ricercatori hanno scoperto che la capacità di nucleante del ghiaccio delle particelle emesse dalla combustione della biomassa è effettivamente aumentata quando hanno sperimentato l’invecchiamento atmosferico simulato. Questo rappresenta un quadro molto diverso per considerare come le proprietà di forzante del clima di una delle principali fonti episodiche di particelle si evolvono nell’atmosfera.
“Questo perché l’invecchiamento atmosferico determina la perdita di rivestimenti particellari inizialmente presenti sulle particelle di fumo che nascondono i siti superficiali attivi nel ghiaccio“, ha spiegato Sullivan. “Quei siti sono le particelle minerali prodotte dalla stessa combustione del combustibile da biomassa che abbiamo riportato lo scorso anno negli Atti della National Academy of Sciences”.
I dati di questo studio potrebbero avere un impatto importante sulla ricerca futura sugli incendi e sui cambiamenti climatici, ha affermato Lydia Jahl, che ha recentemente ha ricevuto il dottorato di ricerca in chimica dalla Carnegie Mellon nel gruppo di Sullivan.
“Abbiamo stimato che bruciare solo un metro quadrato di prateria potrebbe influenzare la concentrazione di particelle nucleari di ghiaccio in centinaia di migliaia di chilometri cubi di atmosfera“, ha detto Jahl. “I modellatori climatici potrebbero utilizzare i nostri dati ulteriormente per determinare in che modo le emissioni di incendi influenzano l’equilibrio tra la radiazione solare in entrata e quella terrestre in uscita, tra le altre proprietà delle nuvole”.
