När fossilt bränsle eller biomassa brinner, sot – även känd som svart kol – fyller luften. Svart kol är en viktig kortsiktig klimatdrivkraft eftersom det absorberar solenergi och kan påverka bildandet och sammansättningen av moln.

Omfattningen av svart kols påverkan på moln har varit föremål för debatt i 30 år. En studie som nyligen publicerades av atmosfärsforskare från Colorado State University syftar till att lösa debatten och förbättra klimatmodellerna.

Tidigare studier gjorda i laboratoriet var i konflikt med huruvida svart kol var effektivt vid iskärnbildning, en process som är viktig för molnbildning. Sotpartiklar, som andra typer av aerosolpartiklar i luften, kan fungera som grunden för iskristalltillväxt. Labresultat på sot varierade vilt från ingen iskärnbildningsaktivitet till effektiv isbildning.

"En anledning till att dessa resultat kan sträcka sig över ett sådant område är att förbränningsprocesser som bildar svart kol är extremt komplicerade och skiljer sig beroende på bränslen som förbränns, och om förbränningen kontrolleras noggrant, som i en dieselmotor, eller okontrollerad, som vid skogsbränder, sa Gregory Schill, första författare på studien och en tidigare NSF-postdoktor vid institutionen för atmosfärsvetenskap.

Schill och hans kollegor tog prover på rök från skogsbränder och ordinerade brännskador, filtrerade sedan bort sotpartiklar med en teknik som han utvecklat tillsammans med andra medlemmar av professor Sonia Kreidenweis och Paul DeMotts forskargrupp. Detta arbete bygger på Schills tidigare undersökning av svarta kolpartiklar från dieselmotoravgaser, genomförs vid CSU Engines and Energy Conversion Laboratory.

Genom att kombinera kunskapen som erhållits genom dessa experiment, Schill och hans kollegor simulerade bidragen från partiklar som bildar svart kolis mot andra naturliga källor i en global modell. De fann att svart kol inte är så viktigt som man tidigare trott för bildandet av ispartiklar i mellanliggande moln, molnen som är mest ansvariga för nederbörd över kontinenter.

Naturliga källor, som damm och havssprej, ha mer inflytande på molnegenskaper på mellannivå. Dessa molnattribut påverkar klimatet på olika sätt genom att reflektera solljus, släpper ut nederbörd och bestämmer hur länge molnet består.

"Våra resultat tyder på att svart kol, oavsett bränsletyp eller förbränningsförhållanden, har liknande isbildningsegenskaper i mellanliggande moln, och dessa är mindre effektiva på att bilda is jämfört med andra icke-antropogena källor, " sa Schill.

Atmosfäriska modeller har överskattat svart kols roll som en isbildande partikel, och dessa fynd korrigerar det missförståndet.

"Detta ger en tydligare bild av faktorerna, både naturliga och antropogena, som kan påverka moln och nederbörd i ett framtida klimat, " sa Schill.

Studien eliminerar svart kol som den primära misstänkta för isbildning från rökpartiklar men lämnar många obesvarade frågor om hur biomassaförbränning påverkar moln.

"Svart kol är bara en komponent i en komplex soppa som utgör rök, " sa Schill. "Vi vet att något i rök kan bilda ispartiklar, men vi förstår inte helt vad dessa molnfrön är."

CSU-atmosfärsforskare arbetar med det problemet, inklusive en studie av Kreidenweis/DeMott-gruppen som tar upp biomassaförbränningens bidrag av sådana frön till molnnivåer. Detta begynnande arbete är baserat på prover tagna under WE-CAN-kampanjen, där forskare i forskningsflygplan flög in i en löpeldsrök. Den nya studiens resultat bekräftar att höga plymer har samma egenskaper som Schill hittade i sina markbaserade studier.