En studie av biomassa som bränner aerosoler som leds av forskare vid University of Wyoming avslöjade att rök från skogsbränder har en mer kylande effekt på atmosfären än vad datormodeller antar.

"Studien behandlar effekterna av skogsbränder på det globala klimatet, och vi använde flitigt NCAR-Wyoming superdator (Cheyenne), "säger Shane Murphy, en UW docent i atmosfärisk vetenskap. "Också, tidningen använde observationer från UW och andra team runt om i världen för att jämföra med klimatmodellens resultat. Den huvudsakliga slutsatsen av arbetet är att eldrök är mer svalkande än nuvarande modeller antar. "

Murphy var en bidragande författare till ett papper, med titeln "Biomassa som bränner aerosoler i de flesta klimatmodeller är för absorberande, "som publicerades 12 januari (idag) i Naturkommunikation , en öppen tidskrift som publicerar högkvalitativ forskning från alla områden inom naturvetenskapen. Papper publicerade av tidskriften representerar viktiga framsteg av betydelse för specialister inom varje område.

Hunter Brown, som tog examen från UW hösten 2020 med en doktorsexamen inom atmosfärisk vetenskap, var tidningens huvudförfattare. Andra bidragsgivare till uppsatsen var forskare från Texas A&M University; North Carolina A&T State University; University of Georgia; Finlands meteorologiska institut; centrum för internationell klimat- och miljövetenskap, och norska meteorologiska institutet, båda i Oslo, Norge; University of Reading i Storbritannien; North-West University i Sydafrika; University of Science and Technology of China i Hefei, Kina; och Pacific Northwest National Laboratory i Richland, Tvätta.

Kompositionen, storleken och blandningstillståndet för biomassa som bränner aerosoler bestämmer de optiska egenskaperna hos rökrök i atmosfären som, i tur och ordning, är en viktig faktor för att diktera hur dessa aerosoler stör energibalansen i atmosfären.

"Vi fann att många av de mest avancerade klimatmodellerna simulerar biomassa som bränner aerosoler eller rök som är mörkare, eller mer ljusabsorberande, än vad vi ser i observationer, säger Brown, från Juneau, Alaska. "Detta har konsekvenser för de klimatprognoser som dessa modeller gör."

Observationer och modeller som används i studien täckte ett brett tidsintervall. Afrika, Sydamerika och sydöstra Asien, förutom boreala eldregioner, valdes eftersom dessa är de största bidragsgivarna till biomassa som bränner rökutsläpp i världen, Säger Brown.

National Center for Atmospheric Research (NCAR) -Wyoming Supercomputing Center (NWSC) i Cheyenne användes för all databehandling och modellkänslighetssimuleringar, Säger Brown. Några av de andra modelldata som används för jämförelse i denna studie genererades någon annanstans.

"När vi jämför globala observationer av eldrök till simulerad eldrök från en samling klimatmodeller, de allra flesta modellerna har rök som är mer ljusabsorberande än observationerna, "Brown förklarar." Det betyder att mer energi från solen går mot att värma atmosfären i dessa modeller, i motsats till vad vi ser i dessa fältkampanjer och laboratoriestudier, som rapporterar mindre absorberande rök som har mer avkylande effekt genom att sprida ljus bort från jorden och tillbaka till rymden. "

Hur absorberande dessa aerosoler är i atmosfären beror på vilken typ av bränsle som brinner, såväl som brandregionens klimat. Rent generellt, varm, torra gräsmarkbränder i Afrika och Australien tenderar att ha mycket mörkare rök, som är mer absorberande, medan det är svalare, våtare boreala skogsbränder i Nordamerika och Nordasien tenderar att ha mycket ljusare rök, som är mindre absorberande.

Efter att forskare gjort aerosolförbättringar av modellen, Afrikansk löpeldsrök tenderade fortfarande att vara mer absorberande än observationer. Detta kan förklaras av förenklingar i hur aerosoler utvecklas över tiden i modellen, eller det kan bero på brist på observationer från den här delen av världen som snedvrider resultaten mot den boreala eldregimen, Brown förklarar.

"Vi kunde spåra oenigheten mellan modellen och observationer till hur modellerna representerade de enskilda rökpartiklarna, eller aerosoler, i modellen, "Brown säger." Detta berodde på hur modellen karakteriserade deras smink, deras storlek och blandningar av olika typer av biomassa som bränner aerosol. När vi ändrade dessa variabler i en av modellerna, vi såg en betydande förbättring av den simulerade röken. "

Denna jämförelse av datormodeller och globala observationer är värdefull för modellutvecklingsgrupper och kan bidra till att minska osäkerheten vid biomassabränning av aerosol klimatpåverkan i modeller, Brown says.