V létě roku 2018, nejhorší sezóně požárů, jakou kdy západní Spojené státy zažily, vyslaly husté oblaky kouře vysoko do nebe. Atmosférická vědkyně Cynthia Twohyová a její kolegové strávili týdny létáním s obřím výzkumným letounem C přes kouř, který byl tak hustý, že světlo uvnitř letadla někdy ztmavlo.
"Venku jste ani neviděli mraky," říká Twohy, která pracuje pro NorthWest Research Associates, vědeckou výzkumnou organizaci. Celý ten kouř, pomyslela si, musí mít dopad na mraky tvořící se nad spáleným povrchem Západu.
Opravdu to podle studie, kterou ona a její kolegové nedávno publikovali v Geophysical Research Letters: Částice kouře způsobují, že některá oblaka jsou hustší a pevněji zabalené drobnými kapičkami - kombinace, která znamená, že voda v nich méně padá jako déšť.
Tým přímo nespojil změny v oblacích s pokračujícím západním suchem. Obává se však, že na západě suchém a stále více náchylném k požárům by takováto zpětná vazba mohla způsobit sucho, a tím i požární cykly.
Co je prozatím zcela jasné, říká Twohy, je, že „důvodem, proč jsou tyto mraky takové, jaké jsou je kouř“ - a to snižuje jejich pravděpodobnost produkce deště.
Více částic, méně deště
Mraky se tvoří, když vodní pára v atmosféře kondenzuje do kapiček kolem drobných částic vznášejících se ve vzduchu.
Ale ve vzduchu je jen tolik vody, zvláště v létě nad vyprahlými západními USA. Pokud má tento kousek vody jen několik lepkavých částic, které se mohou zachytit, voda se nakonec shromáždí na těchto několika skvrnách a vytvoří velké kapičky. Pokud je ale k dispozici spousta malých částic, voda se může rozšířit a vytvořit třpytivý kaleidoskop drobných kapiček.
V kouřovém oblaku není nouze o částice. Oheň rozžvýká cokoli, co mu stojí v cestě, a může vystřelit detritus vysoko do atmosféry: temné, zuhelnatělé kousky organického materiálu; mazlavé částice dehtu; hnědý popel; a mnohem víc. Tmavé částice se často shlukují do malých shluků o průměru asi 100 nanometrů - přibližně o velikosti kousku jemného kukuřičného škrobu - což je přesně ta správná velikost pro vytváření oblakových kapiček.
V roce 2018 Twohy a její kolegové sbírali kapičky mraků přímo ze vzduchu mimo letadlo. Uvnitř kouřových oblaků našli kapičky, které byly asi pětkrát početnější a zhruba poloviční než v oblacích bez kouře.
To samo o sobě není překvapující. Jeho dopady jsou však potenciálně špatnými zprávami, protože mraky tvořené menšími kapičkami méně prší - kapičky prostě nejsou dostatečně těžké, aby spadly na zem a místo toho se zůstanou vznášet ve vzduchu.
"Když jsou kapičky mraku příliš malé, někdy neprší," říká Jonathan Jiang, atmosférický vědec z Jet Propulsion Laboratory v Kalifornii.
Kouřový déšť
Vědci viděli důkazy o těchto účincích jinde, ale ne sbíráním kapiček mraků přímo ze vzduchu, a ne nad tak suchem sužovanou zemí, jako jsou například západní americké požáry v Amazonii, jižní Africe a Indonésii, které všechny nakopávají obrovské oblaky kouře do atmosféry a jemné částice tam dělají to samé jako v západních USA - narůstají mraky, které jsou husté drobnými kapičkami a lakomé na svoji zachycenou vodu.
Požáry ovlivňují i samotnou atmosféru. Částice kouře jsou tmavé, takže absorbují sluneční světlo a zahřívají sebe i vzduch kolem sebe. Mezitím hustší mraky jsou jasné, takže odrážejí hodně slunečního světla, které brání ohřívání země.
Výsledkem je, že kouř snižuje teplotní rozdíl mezi teplým povrchem a studeným vzduchem výše. Ale právě tento teplotní rozdíl pohání konvekční proudy vzduchu, které tvoří bouřková oblaka.
Vědci odhadují, že tyto kombinované efekty, potlačená konvekce a kapičky příliš malé na déšť, omezily srážky v kouřových částech střední Afriky během požárního období, což potenciálně odstartovalo smyčku zpětné vazby, která vede k většímu požáru. Totéž se stalo na Madagaskaru, který za posledních několik desetiletí zaznamenal zhruba 20procentní pokles srážek, částečně kvůli požárům způsobeným lidmi, říká Jiang.
V některých případech by kouř mohl dělat opak a zesílit srážky. V některých částech vlhké Amazonie komplikovaný soubor atmosférické fyziky znamená, že kouř klesá pod mraky nižší úrovně, ale způsobuje tvorbu bouřkových mraků ve vysoké atmosféře.
Celkově však klimatické modely naznačují, že k poklesu srážek způsobenému kouřem pravděpodobně dochází na velké části planety. "Přemýšlejte o globálním oteplování." Kvůli mimořádnému teplu jsou požáry častější. A protože jsou častější, dostanete sušší podmínky, což znamená méně srážek, “vysvětluje Jiang.
Kouř by tedy mohl skončit zhoršováním sucha a udržováním jeho vlastní existence.
„Velmi děsivá“ zpětná vazba
Ačkoli Twohy a její kolegové přímo nepřipojili nadbytečný kouř ve vzduchu ke změnám v západních srážkách, vědci již vědí, že Západ během období požárů zaznamenává méně srážek, než tomu bylo dříve. Studie z roku 2018 zjistila, že počet letních deštivých dnů klesl od roku 1979 asi o 4 procenta za desetiletí. To vedlo k nárůstu suché vegetace, která je zralá na spalování.
A ve skutečnosti Západ za poslední dvě desetiletí zaznamenal velký nárůst požárů a kouře. V roce 2018 skončilo v atmosféře téměř dvakrát tolik spáleného materiálu než průměr 20. století; v roce 2020 byla vyšší téměř třikrát.
Ačkoli v létě v mnoha letech na většině Západu neprší, na dešti hodně záleží. "Velmi často to, jak velký požár vzniká, souvisí s tím, když déšť uhasí oheň," říká Charles Luce, výzkumný pracovník lesní služby ve výzkumné stanici Rocky Mountain v Boise v Idahu.
Nový výzkum naznačuje, že kouř může pomoci utišit deště, které způsobují požáry, nebo jim zabránit v prvním spuštění. Nikdo zatím neví, jak velký dopad může mít tento účinek v západních USA - nebo ve světě.
Ale pro Západ, který je uzamčen ve dvousetletém suchu, které čelí dalšímu roku obrovských požárů a udušení kouře, je vyhlídka na další zhoršující se zpětnovazební smyčku „velmi děsivá myšlenka, “Říká Jiang.
Zdroje: nationalgeographic.com, unsplash.com