Beläggning av skorstenskanaler och dieselavgasrör, svart kol lämnar ett sotigt fotavtryck på jorden. Men hur kan man spåra dess färd genom atmosfären?

Forskare vid Pacific Northwest National Laboratory utvecklade en unik beräkningsteknik för att upptäcka påverkan av lokala kontra icke-lokala sotkällor på Kinas regionala luftkvalitet. De använde denna teknik för att bestämma hur mycket varje sotkälla – lokal eller avlägsen – bidrog till atmosfärens uppvärmning över Kina. Atmosfärskemi och fysik publicerade forskningen.

När trä eller kol bränns, sot är en av biprodukterna. Även om sotpartiklar kan vara fina och pulverformiga, de kan ha stor påverkan på miljön. Lokala och icke-lokala sotkällor har olika inflytande på strålningstvång-förändring av jordens energibalans-i dess destinationsregion. I Kina, till exempel, luftkvaliteten är dålig på grund av en ökning av små atmosfäriska partiklar från snabb urban och ekonomisk tillväxt de senaste åren. När fler bilar kör ut på vägen eller människor använder fler apparater (drivs av kolgenererad el), fler av dessa partiklar släpps ut i atmosfären. Forskare har länge undrat hur stort inflytande dessa partiklar från en region har på luftkvaliteten i närliggande områden.

Att minska sot i atmosfären kommer sannolikt att förbättra atmosfärens uppvärmning och regional luftkvalitet. Tidigare studier har visat att hemuppvärmning och industri bidrar med mest sot över Kina. Dock, ett effektivt program för att minska sotpåverkan i en viss region kräver att man känner till källan till sotet – oavsett om det är från regionen, eller importeras från ett annat område.

PNNL-forskare använde Community Earth System Model för att simulera en representation av atmosfäriska aerosolpartiklar och bestämma källan till svart kol, a.k.a. sot, och dess direkta strålningskraft (som bidrar till atmosfärisk uppvärmning) över Kina. Forskare utrustade modellen med en svart källkodsmärkningsteknik, genom vilka de kan spåra sotpartiklar som avges från olika källregioner och/eller sektorer. Forskare skrev också in nya datauppsättningar för de senaste åren som var tillgängliga.

I regioner i Kina med starka koldioxidutsläpp — till exempel, norr, söder, och nordost - forskare fann att lokala källor till övervägande del bidrog till koncentrationer av svart kol nära ytan. Forskare upptäckte också att icke-lokala källor starkare påverkade svart kol över centrala och västra Kina. Under vinterdisets säsong, mer än 50 procent av svart kol nära ytan i Kina härrör från föroreningar i norra Kina, som bidrog med mer än 90 procent till lokalt svart kol och en betydande del söderut, sydväst, och centralvästra Kina. Övergripande, lokala källor stod för 65 procent av svart kols atmosfäriska uppvärmning över Kina, medan externa källor bidrog med 35 procent.

Studien visade också att Kinas sot inte stannar inom sina gränser. Luftföroreningar från Kina, via transport över Stilla havet, stod för 8 procent av koncentrationen av svart kol och 29 procent av den totala mängden svart kol i luftpelaren i västra USA under våren.

Forskargruppen har utvecklat en källmärkningsteknik för atmosfäriska sulfatpartiklar, även komponenter av föroreningar som påverkar strålningsuppvärmning och kylning i atmosfären. Forskare kommer att använda tekniken för att förstå globala sulfats källattributioner och dess effekt på atmosfärisk uppvärmning och kylning.