Atomsfärsfysiker har funnit att hur eldsrök från Afrika interagerar med moln över Atlanten resulterar i en nettokylningseffekt, vilket strider mot tidigare uppfattningar och har implikationer för globala klimatmodeller.

Moln spelar en framträdande roll för att dämpa jordens klimat, men deras roll är fortfarande dåligt förstådd. Rent generellt, moln kyler jorden genom att reflektera inkommande solljus tillbaka ut i rymden. Att minska molnens reflektionsförmåga – med ett lager av föroreningar, till exempel – minskar kyleffekten. Dock, ny forskning inom Proceedings of the National Academy of Sciences av fysiker vid UMBC och medarbetare ger en överraskande twist till denna modell.

Varje höst, bränder rasar över centrala och södra Afrika, skapar så mycket rök att det syns tydligt från rymden. Vinden sveper röken västerut över Atlanten, där den reser sig över den största semipermanenta samlingen av moln i världen. I åratal, forskare trodde att totalt sett, röken minskar molnens kylande effekt genom att absorbera ljus som molnen under annars skulle reflektera. Den nya studien av Zhang och kollegor ifrågasätter inte denna effekt, men introducerar en ny mekanism som motverkar det genom att göra molnen mer reflekterande.

"Syftet med detta dokument är att titta på dessa konkurrerande processer. Vilken är viktigast?" frågar Zhang. Med hjälp av data från ett LiDAR-system på den internationella rymdstationen, färsk UMBC-forskning fann att rök- och molnlagren är mycket närmare varandra än vad som tidigare observerats. Det betyder röken, som är i form av små partiklar som kallas aerosoler, kan fysiskt interagera med molnen, påverkar hur de bildas på mikroskopisk nivå. Tidigare studier förbisåg vanligtvis dessa mikrofysiska förändringar på grund av aerosolers interaktion med molnen.

Moln behöver "frön" för att växa. Ett frö kan vara vilken liten partikel som helst runt vilken molndroppar kondenserar. Aerosoler är perfekta för att så moln, och med mer frön, många små molndroppar ersätter färre stora droppar, som då tillsammans reflekterar mer ljus och ökar kyleffekten.

Teamet fann att i rökiga förhållanden, det blir nästan dubbelt så många "frön" per kubikcentimeter. Genom att köra datorsimuleringar under olika förhållanden, de bestämde att totalt sett, "Seedningseffekten vinner, "Säger Zhang. Så, i motsats till långvarig uppfattning, den övergripande effekten av den svävande röken på molnen nära Afrika verkar vara en svalkande effekt.

Zhang är snabb med att påpeka att detta resultat inte är ett argument för bränder. "Aerosoler är ett mycket lokalt fenomen, och de är också kortlivade, " han säger, så deras kylande effekter är kortlivade, för. "Livstiden för koldioxid och andra växthusgaser, "som frigörs i överflöd när växtmaterial brinner, "är hundratals år."

Teamets slutmål är att förfina globala klimatmodeller genom att förbättra hur de står för moln. Zhangs andra Ph.D. student och en annan medförfattare, Zhifeng Yang, har bidragit till den ansträngningen genom att analysera data som samlats in av en satellit som stannar kvar på himlen (istället för att kretsa runt jorden) för att få en mer exakt känsla av hur molntäcket förändras i dagliga cykler.

Nästa steg är att utvärdera befintliga klimatmodeller mot teamets nya upptäckt. "Nu när vi vet att det finns två konkurrerande mekanismer, och såddeffekten vinner, vi kan se om klimatmodeller beaktar dessa processer ordentligt när de förutsäger väder och klimat i detta område, " förklarar Zhang.

Ett nytt NASA-uppdrag kallat PACE som förväntas lanseras 2020 kommer att hjälpa deras ansträngningar. Den kommer att kunna detektera polariserat ljus, utöver allt LiDAR kan göra. "Med den nya satelliten kan du se saker ur olika perspektiv, säger Zhang, och utveckla tredimensionella modeller av interaktioner mellan aerosoler och moln. "Förhoppningsvis kan vi se på det här fenomenet ännu bättre."

Utöver det kommande NASA-uppdraget, Det som verkligen upphetsar Zhang och hans team är möjligheten att spela en roll för att se till att samhällen runt om i världen har den bästa informationen tillgänglig när de förbereder sig för effekterna av klimatförändringarna.