Feux émettent particules contribuant réchauffement

Des scientifiques ont découvert que les incendies de forêt ont un impact de réchauffement plus important que ce qui avait été précédemment estimé par les chercheurs en climatologie. L’étude met en avant l’importance du « carbone brun foncé », un groupe de particules précédemment non identifié libéré lors de la fumée des incendies de forêt. Cette découverte souligne la nécessité de révisions immédiates des modèles climatiques et de stratégies mises à jour pour faire face aux conditions environnementales en évolution.

L’impact continu de la fumée des incendies de forêt au Canada sur de vastes zones des États-Unis entraîne une mauvaise qualité de l’air et des effets néfastes sur la santé pour des millions d’Américains, les rendant de plus en plus conscients des conséquences de saisons de feux prolongées et d’un climat changeant. De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’Université Washington à St. Louis révèlent que les incendies de forêt pourraient avoir des effets climatiques encore plus importants que ce qui était précédemment supposé.

Découverte : « Carbone brun foncé » dans la fumée des incendies, modèles climatiques à mettre à jour

Une étude de recherche dirigée par Rajan Chakrabarty, professeur associé au Département de génie de l’énergie, de l’environnement et de la chimie à la McKelvey School of Engineering, et publiée dans Nature Geoscience le 7 août, se concentre sur l’investigation d’une classe précédemment inconnue de particules émises lors de la fumée des incendies, appelée « carbone brun foncé ». Cette découverte a souligné le besoin immédiat de mettre à jour les modèles climatiques et les stratégies pour s’adapter aux conditions environnementales changeantes.

Afin de comprendre de manière exhaustive la composition des panaches de fumée des incendies, l’équipe de Chakrabarty a mené une étude de 45 jours dans différents lieux d’incendies dans l’ouest des États-Unis. Ils ont collecté des échantillons de fumée gazeuse et d’espèces d’aérosols et ont analysé leurs propriétés chimiques et optiques. Cette recherche faisait partie de la campagne sur l’influence des incendies sur les environnements régionaux à mondiaux et sur la qualité de l’air (FIREX-AQ), dirigée conjointement par la National Aeronautics and Space Administration et la National Oceanic and Atmospheric Administration.

Fumée des incendies

Traditionnellement, on pensait que la fumée sombre des incendies contenait principalement de la suie de carbone noire, qui absorbe le rayonnement solaire, tandis que les panaches plus légers étaient censés être principalement composés de carbone organique qui disperse la lumière du soleil, compensant ainsi l’effet réchauffant de la suie. Cependant, les chercheurs ont découvert que la situation est plus complexe, car ils ont observé un absorbeur de lumière considérablement fort dans les panaches qui n’était pas de la suie de carbone noire mais contribuait à plus de la moitié de l’absorption totale.

Pour approfondir les propriétés de ce matériau inconnu, Chakrabarty a collaboré avec Rohan Mishra, professeur agrégé de génie mécanique et de science des matériaux. En utilisant un microscope électronique sophistiqué situé au Center for Nanophase Materials Sciences, une installation du Département de l’Énergie des États-Unis au Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Arashdeep Thind, qui a obtenu un doctorat en science des matériaux et également en génie tout en travaillant dans le laboratoire de Mishra en 2021, a mesuré les propriétés optiques des particules individuelles des échantillons de fumée collectés par l’équipe de Chakrabarty.

Structure atomique des particules brun foncé

Mishra a déclaré qu’ils ont remarqué des caractéristiques particulières dans la composition, la structure et les propriétés d’absorption de ce matériau. En examinant la structure atomique locale des particules brun foncé, qui ne mesuraient que quelques dizaines de nanomètres, et en mesurant simultanément leurs propriétés optiques à l’aide du microscope électronique à ORNL, ils ont découvert que ces particules sont similaires au carbone noir et se forment probablement de manière similaire à la suie dans les flammes à haute température le long des bords des incendies.

La recherche de Mishra et de Chakrabarty a révélé que le carbone brun foncé absorbe légèrement moins de lumière que le carbone noir par particule, mais est quatre fois plus abondant dans les panaches de fumée des incendies. Cela suggère que ces particules de carbone brun foncé cachées pourraient contribuer beaucoup plus au réchauffement climatique que ce qui était précédemment reconnu.

De plus, les chercheurs ont découvert que ces particules absorbent la lumière sur une large gamme de longueurs d’onde, couvrant l’ensemble du spectre visible de l’ultraviolet au proche infrarouge. De manière surprenante, ce puissant carbone brun résiste au blanchiment photochimique induit par la lumière solaire, qui est généralement responsable de la réduction de l’absorptivité des aérosols organiques absorbant la lumière dans l’atmosphère.

Les implications de ces découvertes sont profondes. Avec une augmentation prévue des incendies de forêt à l’échelle mondiale dans les décennies à venir, le rôle du carbone brun foncé produit lors des incendies aura un impact encore plus grand.

Chakrabarty et Mishra soulignent l’importance de la collaboration multidisciplinaire pour mettre à jour les modèles climatiques existants et tenir compte des effets inattendus du carbone brun dans la fumée des incendies de forêt. Ne pas effectuer cette ajustement crucial risque de sous-estimer les effets du réchauffement mondial des incendies de forêt et de minimiser l’urgence des efforts de lutte contre le changement climatique.

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Lire l’article original sur : Science Daily

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