野火研究：烟雾中的“深棕色碳”可能带来巨大气候影响
导语：加拿大野火的烟雾仍在影响北美地区：空气质量变差，人们健康受到影响，这也让更多的人感受到了气候变化。近日，研究人员发现，野火对气候的影响可能比想象的还要大。
野火烟雾 来源：NOAA
野火会向大气中排放大量的黑碳和吸光有机气溶胶，即棕色碳（Brown Carbon，BrC）。野火烟雾气溶胶会导致强烈的大气变暖和大面积的地表冷却，这对地球气候变化的重要性不亚于二氧化碳和其他温室气体。一般认为，棕色碳排放到大气后，由于阳光驱动的光化学漂白作用，会失去其吸收能力。然而，最近的一项研究发现：在野火烟雾中，一种深棕色碳贡献了四分之三的短波长可见光吸收和一半的长波长可见光吸收。这种强吸收的有机气溶胶种类不溶于水，能抵抗白天的光漂白，并随着夜间大气循环增加吸收率。
观测地点 来源：Nature
为了对野火烟雾的构成进行全面分析，华盛顿大学麦凯维工程学院（McKelvey School of Engineering）的Chakrabarty教授带领团队前往美国西部的不同野火地点，他们采样了气态烟雾和气溶胶，并分析了它们的化学和光学特性。
“传统的理解是，野火烟雾的黑碳可以吸收太阳辐射，而其他羽流主要含有散射阳光的有机碳，这意味着它抵消了烟尘的吸收或变暖效应，”Chakrabarty教授说。然而，在对大规模野火的地面和空气中的烟雾进行采样时，研究团队在烟雾中发现了异常强烈的光吸收，它并不是黑碳，并且占观察到的总吸收量的一半以上。
经过实验室分析和电子显微镜观测，研究人员发现这种材料的成分，结构和吸收光谱都有一些不寻常的地方。就每个颗粒而言，深棕色碳吸收的光略低于黑碳，但在烟雾中却是黑碳的四倍。这意味着野火中的深棕色碳颗粒可能导致超出预测的气候变暖。
研究人员还发现，这些颗粒吸收从紫外线到近红外的光波长，覆盖了整个可见光谱。令人惊讶的是，这种强大的深棕色碳对光漂白具有强大抵抗力，这使得吸收光的有机气溶胶在大气中失去吸收能力。
通常，气候模型会忽略有机碳在气候变暖方面的影响。这项研究结果表明，气候模型中棕色碳的参数需要修改，以此更好地完善气候模型，推进气候变暖预测。在未来几十年，野火发生频率和发生地点将在全球范围内增加，野火产生的深棕色碳将更具影响力，因此量化这些影响变得越来越重要。
研究团队总结说，未来要积极利用多学科合作来修改现有气候模型，更新测量环境变化的方法，更准确地探究野火对全球变暖的影响，从而为减缓气候变化做出努力。
译者：王家欣
审核：Maggie
编辑：Maggie
—— 译者系中国生物多样性保护与绿色发展基金会（CBCGDF）国际部与北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院（BNU-HKBU UIC）全球化与发展（GAD）专业联合发起的“可持续发展人才培养计划”的学生
【参考资料】
1. Atwi, K., Cheng, Z., El Hajj, O., Perrie, C. & Saleh, R. A dominant contribution to light absorption by methanol-insoluble brown carbon produced in the combustion of biomass fuels typically consumed in wildland fires in the United States. Environ. Sci. Atmos. 2, 182–191 (2022).
2. Zeng, L. et al. Characteristics and evolution of brown carbon in western United States wildfires. Atmos. Chem. Phys. 22, 8009–8036 (2022).
3. Chakrabarty, R.K. et al, Short-wave absorption by wildfire smoke dominated by dark brown carbon, Nature Geoscience (2023). DOI: 10.1038/s41561-023-01237-9 www.nature.com/articles/s41561-023-01237-9
4. 'Dark brown carbon' in wildfires may have even bigger climate impacts than previously thought.
https://phys.org/news/2023-08-dark-brown-carbon-wildfires-bigger.html#:~:text=Mishra%20and%20Chakrabarty%20found%20that%20dark%20brown%20carbon,in%20much%20more%20climate%20warming%20than%20previously%20recognized.
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