Quando o combustível fóssil ou a biomassa queimam, a fuligem - também conhecida como carbono negro - enche o ar. O carbono negro é um importante fator climático de curto prazo porque absorve energia solar e pode afetar a formação e composição das nuvens.

A extensão do impacto do carbono negro nas nuvens tem sido objeto de debate por 30 anos. Um estudo publicado recentemente por cientistas atmosféricos da Colorado State University visa resolver o debate e melhorar os modelos climáticos.

Estudos anteriores feitos em laboratório conflitaram sobre se o carbono negro era eficaz na nucleação do gelo, um processo importante para a formação de nuvens. Partículas de fuligem, como outros tipos de partículas de aerossol no ar, pode atuar como a base para o crescimento do cristal de gelo. Os resultados de laboratório sobre a fuligem variaram amplamente de nenhuma atividade de nucleação de gelo até a eficiente formação de gelo.

"Uma razão pela qual esses resultados podem abranger essa faixa é que os processos de combustão que formam o carbono negro são extremamente complicados e diferem dependendo dos combustíveis queimados, e se a combustão é cuidadosamente controlada, como em um motor a diesel, ou não controlado, como em incêndios florestais, "disse Gregory Schill, primeiro autor do estudo e ex-bolsista de pós-doutorado da NSF no Departamento de Ciências Atmosféricas.

Schill e seus colegas experimentaram fumaça de incêndios florestais e prescreveram queimaduras, em seguida, filtrou as partículas de fuligem usando uma técnica que ele desenvolveu com outros membros do grupo de pesquisa da professora Sonia Kreidenweis e Paul DeMott. Este trabalho se baseia na investigação anterior de Schill sobre partículas de carbono negro do escapamento de motores a diesel, conduzido no Laboratório de Motores e Conversão de Energia da CSU.

Combinando o conhecimento adquirido por meio desses experimentos, Schill e seus colegas simularam as contribuições das partículas nucleantes de gelo de carbono negro contra outras fontes naturais em um modelo global. Eles descobriram que o carbono negro não é tão importante quanto se pensava para a formação de partículas de gelo em nuvens de nível médio, as nuvens mais responsáveis ​​pela precipitação sobre os continentes.

Fontes naturais, como poeira e respingos do mar, têm mais influência nas propriedades de nuvem de nível médio. Esses atributos da nuvem afetam o clima de várias maneiras, refletindo a luz do sol, liberando precipitação e determinando quanto tempo a nuvem persiste.

"Nossos resultados sugerem que o carbono negro, independentemente dos tipos de combustível ou condições de combustão, têm propriedades de formação de gelo semelhantes em nuvens de nível médio, e estes são menos eficientes na formação de gelo em comparação com outras fontes não antropogênicas, "Schill disse.

Modelos atmosféricos superestimaram o papel do carbono negro como uma partícula de nucleação de gelo, e essas descobertas corrigem esse mal-entendido.

"Isso fornece uma imagem mais clara dos fatores, natural e antropogênico, que pode impactar nuvens e precipitação em um clima futuro, "Schill disse.

O estudo elimina o carbono negro como o principal suspeito da formação de gelo a partir de partículas de fumaça, mas deixa muitas perguntas sem resposta sobre como a queima de biomassa afeta as nuvens.

"O carbono negro é apenas um componente de uma sopa complexa que forma a fumaça, "Schill disse." Nós sabemos que algo na fumaça pode formar partículas de gelo, mas não entendemos totalmente o que são essas sementes de nuvem. "

Cientistas atmosféricos da CSU estão trabalhando nesse problema, incluindo um estudo do grupo Kreidenweis / DeMott que aborda a contribuição da queima de biomassa de tais sementes para os níveis de nuvem. Este trabalho nascente é baseado em amostras colhidas durante a campanha WE-CAN, em que cientistas em aeronaves de pesquisa voaram para a fumaça de um incêndio florestal. As descobertas do novo estudo confirmam que as plumas loft têm as mesmas características que Schill encontrou em seus estudos terrestres.