Wzrost spalania biomasy w Azji Południowo-Wschodniej zdominowany jest przez czarne węgle typu char

Dlaczego dym z pożarów ma znaczenie dla naszego klimatu

Co sezon suchy ogromne obszary Azji Południowo-Wschodniej spowite są dymem z wypalania upraw i pożarów lasów. Ta mgła zawiera drobne, sadzowe cząstki, które ogrzewają powietrze i wpływają na zdrowie ludzi. Modele klimatyczne od dawna miały jednak trudności z odtworzeniem ilości tego „czarnego węgla” w atmosferze oraz siły jego pochłaniania światła. W badaniu tym odkryto brakujący element układanki: większość wzrostu czarnego węgla pochodzącego z pożarów regionalnych nie pochodzi od klasycznej sadzy, lecz od mniej zbadanej formy zwanej char, która zachowuje się w atmosferze zupełnie inaczej.

Dwa rodzaje czarnego węgla w dymie pożarowym

Czarny węgiel zwykle traktowany jest w modelach klimatycznych jako jedna substancja, podczas gdy rzeczywisty dym jest bardziej złożony. Gdy materiał roślinny lub paliwo się pali, mogą powstawać dwa główne rodzaje czarnych cząstek. Char tworzy się na wczesnym etapie spalania, jako stałe fragmenty pozostawione, gdy materia organiczna jest podgrzewana, ale nie spala się całkowicie. Soot powstaje później, w gorętszym płomieniu gazowym, jako drobne łańcuchy cząstek bogatych w węgiel. Char ma tendencję do bycia bardziej sferycznym i mniej skutecznym w pochłanianiu światła, podczas gdy soot silniej je pochłania. Dzięki specjalistycznym pomiarom termo-optycznym badacze mogli rozdzielić te dwa składniki w dymie zebranym w miejscu miejskim i na wsi w północnej Tajlandii.

Pożary w Azji Południowo-Wschodniej w większości zwiększają udział char

Zespół monitorował zanieczyszczenie drobnymi cząstkami zarówno podczas intensywnego sezonu palenia (luty–kwiecień), jak i spokojniejszego sezonu mokrego (czerwiec–wrzesień). Stwierdzili, że wraz ze wzrostem aktywności pożarowej stężenia char wzrosły ponad pięciokrotnie, podczas gdy soot zmieniał się jedynie nieznacznie. W sezonie o największym nasileniu pożarów to char wyraźnie dominował w miksie czarnego węgla, zwłaszcza na obszarze wiejskim bliżej otwartych wypaleń pól i lasów. Stosunki char do soot były znacznie wyższe w miesiącach zadymienia niż w porze deszczowej, co wskazuje na wypalania otwarte jako główne źródło. Spalanie domowe i spaliny samochodowe wytwarzały natomiast bardziej zrównoważony miks char i soot. Ta sezonowa zmiana pokazuje, że wraz ze wzrostem aktywności pożarowej rodzaj czarnego węgla w powietrzu silnie przesuwa się w kierunku char.

Char jest mniej jasny, ale modele mylą go z soot

Aby ocenić, ile światła pochłaniają te cząstki, autorzy połączyli pomiary terenowe z analizą radiowęglową, która rozróżnia emisje z paliw kopalnych od spalania biomasy. Następnie wykorzystali model statystyczny do przypisania char i soot z różnych źródeł ich zdolności pochłaniania światła. Wyłonił się wyraźny wzorzec: char z spalania biomasy pochłania znacznie mniej światła na jednostkę masy niż char pochodzący z paliw kopalnych, i mniej niż soot z dowolnego źródła. Większość modeli klimatycznych zakłada jednak, że cały czarny węgiel zachowuje się jak soot pod względem pochłaniania światła. Oznacza to, że modele nie tylko pomijają dużą część emisji bogatych w char z pożarów, lecz także przypisują brakującemu char właściwości optyczne podobne do soot, zawyżając jego zdolność do ogrzewania.

Jak brakujący char zniekształca estymacje klimatyczne

Następnie badacze wprowadzili swoje terenowe dane o char i soot do nowoczesnego modelu atmosferycznego. Porównując standardowe wyjście modelu z ich pomiarami, czarny węgiel z paliw kopalnych zgadzał się dobrze, ale czarny węgiel ze spalania biomasy był poważnie niedoszacowany — około trzykrotnie w sezonie zadymienia i nawet do dziesięciu razy w porze deszczowej. Skorygowanie jedynie całkowitej masy czarnego węgla w przybliżeniu podwoiło oszacowany bezpośredni efekt ocieplający nad lądem Azji Południowo-Wschodniej. Jednak gdy skorygowano także siłę pochłaniania światła, aby odzwierciedlała słabsze pochłanianie przez char, obliczone ocieplenie nieco spadło. Pokazało to, że proste zwiększenie emisji czarnego węgla bez dostosowania jego zachowania optycznego może wprowadzić nowy błąd w przeciwnym kierunku.

Co to oznacza dla ocieplającego się świata z większą liczbą pożarów

Patrząc poza Azję Południowo-Wschodnią, autorzy zebrali dane z wielu regionów i znaleźli szerszy wzorzec: wraz ze wzrostem intensywności spalania biomasy i rosnącym udziałem char w czarnym węglu, średnia efektywność pochłaniania światła przez czarny węgiel ma tendencję do spadku. Innymi słowy, więcej pożarów może oznaczać więcej cząstek czarnego węgla w powietrzu, ale te cząstki mogą średnio mniej intensywnie pochłaniać światło, ponieważ dominuje char. Nie eliminuje to ich efektu ocieplającego, lecz go łagodzi i komplikuje prognozy. Badanie konkluduje, że aby ocenić skutki klimatyczne i projektować polityki dotyczące pożarów oraz jakości powietrza, naukowcy i modelarze muszą śledzić char i soot oddzielnie, uwzględniać emisje bogate w char w inwentaryzacjach i przypisywać każdemu podtypowi realistyczne właściwości optyczne. Tylko w ten sposób prognozy ocieplenia napędzanego przez pożary będą nadążać za przyszłością, w której spodziewane są większe pożary masowe i celowe wypalania.

Cytowanie: Song, W., Zhang, Y., Gao, M. et al. Biomass burning increase in Southeast Asia is dominated by char black carbon. Commun Earth Environ 7, 359 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03431-0

Słowa kluczowe: czarny węgiel, spalanie biomasy, Azja Południowo-Wschodnia, wymuszanie klimatu, cząstki aerozolu