Черный углерод относится к мельчайшим частицам углерода, которые образуются при неполном сгорании топлива на основе углерода. Частицы черного углерода поглощают солнечный свет, поэтому считается, что они способствуют глобальному потеплению. Однако вклад черного углерода в нагрев атмосферы Земли в настоящее время неясен. Модели, которые могут точно оценить согревающее воздействие черного углерода на нашу атмосферу, необходимы, чтобы мы могли понять вклад этих крошечных частиц углерода в изменение климата. Состояние смешивания частиц черного углерода и их размер сильно влияют на их способность поглощать солнечный свет, но современные модели имеют большие неопределенности, связанные как с размером частиц, так и с состоянием смешивания.
Исследователи из Нагойского и Корнеллского университетов объединили свой опыт для разработки модели, которая может с высокой точностью прогнозировать прямое радиационное воздействие черного углерода. Команда создала такую модель, рассмотрев различные размеры частиц и состояния смешивания частиц черного углерода в воздухе.
«Большинство моделей аэрозолей используют одно или два состояния смешения черного углерода, чего недостаточно для точного описания разнообразия состояний смешения черного углерода в воздухе», - говорит Хитоши Мацуи. «Наша модель предполагает, что частицы сажи имеют несколько состояний смешивания с воздухом. В результате мы можем смоделировать способность частиц сажи нагревать воздух более точно, чем в предыдущих оценках».
Исследователи обнаружили, что прямое радиационное воздействие черного углерода, предсказанное их моделью, было очень чувствительным к распределению частиц по размерам только тогда, когда были надлежащим образом описаны сложные состояния смешения черного углерода.
Высокая чувствительность была получена разработанной моделью, поскольку она рассчитывала такие факторы, как время жизни сажи в атмосфере, способность сажи поглощать солнечный свет и влияние материалов, покрывающих частицы сажи, на их способность реалистично поглощают солнечный свет. На все эти факторы влияет размер частиц и состояние смеси черного углерода.
Результаты показывают, что правильное описание размера частиц и состояния смеси черного углерода очень важно для понимания вклада черного углерода в изменение климата.
Результаты группы показывают, что взаимодействие черного углерода с атмосферой и режимами дождя, вероятно, будет более сложным, чем считалось ранее. Разработанная модель улучшает нашу способность оценивать эффективность удаления черного углерода из атмосферы для подавления будущих изменений температуры, что должно помочь направить исследования стратегий смягчения последствий изменения климата.