„To naprawdę nowe” – mówi Omar Torres, naukowiec zajmujący się teledetekcją w NASA Goddard Space Flight Center. Od końca 1970 roku satelity były w stanie śledzić cząsteczki dymu. Są łatwe do zauważenia z kosmosu, ponieważ silnie pochłaniają światło UV. Jednak do 2017 roku satelity nie dostarczyły żadnych dowodów na to, że dym przedostawał się do stratosfery w znacznych ilościach, mówi Torres.

Dym w Arktyce jest szczególnie niepokojący, ponieważ pojawił się tam zupełnie niespodziewanie. „Wszyscy myśleli, że Arktyka jest naprawdę czysta”, mówi Ohneiser, ponieważ nie ma burz, które mogły wypchnąć zanieczyszczenia do stratosfery. Najbardziej gwałtowne pożary na Ziemi, takie jak te w Australii, mogą tworzyć masywne systemy burzowe, które pompują materiał do stratosfery, jak wulkany. Ale podczas gdy Syberia płonęła, została uwięziona w fali upałów i układzie wysokiego ciśnienia, który dusił konwekcyjne przeciągi emanujące z dużych burz. Dym musiał dotarć do stratosfery inną drogą.

W modelu, który nie został jeszcze opublikowany, grupa Tropos próbuje wyjaśnić, w jaki sposób dym w regionie może wzrosnąć tak wysoko. Naukowcy odwołą się do kilkudziesięcioletniej teorii zwanej „samo-postępem”. Model stwierdza, że ciemne cząsteczki dymu pochłaniają światło słoneczne tak skutecznie, że szybko ogrzewają otaczające powietrze, w wyniku czego dym unosi się. Już po kilku dniach proces ten mógł unieść dym dziesięć kilometrów nad ziemią, gdzie mógł zostać przeniesiony przez wiatry do niskiej stratosfery arktycznej. Satelita laserowy Calipso nasa zauważył smugi dymu podczas przelotów nad syberyjskimi pożarami, które wydawały się wznosić z wysokości od czterech do dziesięciu kilometrów, według Ohneisera.

Idea samowznoszenia się, która nigdy nie została udokumentowana w troposferze, jest kontrowersyjna. W małym świecie badań nad burzą ogniową lub „pyrocumulonimbus” (pyroCB) „pomysł, że aerozole dymne mogą dostać się do stratosfery tylko przez bezpośredni wtrysk, w jakiś sposób zwyciężył”, mówi Torres. Zidentyfikował wyporność jako sposób, w jaki dym z pożarów w Kolumbii Brytyjskiej w 2017 roku dotarł do stratosfery. „Ale obserwacje pokazują, że dzieje się tak nawet wtedy, gdy nie mamy PyroCB.”

Inni nie są przekonani. Michael Fromm, badacz PyroCB w U.S. Naval Research Laboratory, nazywa to „nadzwyczajnym twierdzeniem”, które wymaga bardziej solidnych dowodów. Jego zdaniem, bez dodatkowego ciągu burzy ogniowej, dym raczej nie przeniknie do tropopauzy, granicy, która pomaga odizolować stratosferę. Fromm uważa, że większość cząstek arktycznych to nie dym, ale aerozole siarczanowe z Raikoke. Wulkan ten na południowy zachód od rosyjskiego Półwyspu Kamczackiego wyrzucił gaz i popiół do stratosfery w 2019 roku. Naukowiec zwraca uwagę, że Calipso nie potrafi odróżnić dymu od siarczanów.

Ale Ohneiser i jego koledzy trzymają się swojego poglądu. Zaawansowany lidarowy przyrząd pomiarowy mierzy absorpcję światła i odbicie na dwóch różnych długościach fali. Obserwacje australijskich pożarów za pomocą tego samego instrumentu wykazały, że cząsteczki dymu mają charakterystyczną sygnaturę. Są to „wyraźne optyczne odciski palców dymu z pożarów lasów”, mówi Ohneiser. „Nie ma miejsca na inne interpretacje.” W badaniu zespół Tropos widzi cząstki siarczanu z Raikoke, ale tworzą one cienką warstwę dalej w stratosferze.

Gdy dym znajdzie się w stratosferze, „istnieje duża szansa”, że zuboży ozon, mówi Jessica Smith, chemik atmosfery na Uniwersytecie Harvarda. Polarne zubożenie warstwy ozonowej jest spowodowane chlorem, który wciąż znajduje się w stratosferze i pochodzi z chlorofluorowęglowodorów i innych zanieczyszczeń, chociaż zostały one zakazane kilkadziesiąt lat temu. Chlor atakuje zimą, kiedy w stratosferze tworzą się cienkie, opalizujące chmury. Ich kropelki stanowią powierzchnię dla reakcji chemicznych, które wytwarzają wolne rodniki chloru, które zjadają drogę przez ozon. Według Smitha cząsteczki dymu mogą sprzyjać zubożeniu warstwy ozonowej, zachęcając do tworzenia się tych chmur i dostarczając im mniejszych kropelek. Cząsteczki dymu mogą być również pokryte substancjami chemicznymi, takimi jak siarczany, które mogą zubożać ozon w wyniku reakcji z chlorem. Albo dym mógłby w jakiś sposób wzmocnić wiatry tak zwanego wiru polarnego, chłodząc bieguny i zwiększając degradację.

Wpływ dymu stratosferycznego niekoniecznie ogranicza się do biegunów. W średnich szerokościach geograficznych stratosfera jest znacznie wyższa i teoretycznie lepiej chroniona przed zanieczyszczeniem. Ale jeśli pożary się pogorszą, powiedział Wilka, dym może nawet mieć szansę zmniejszyć warstwę ozonową na średnich szerokościach geograficznych, gdzie mieszka większość ludności świata – podobnie jak erupcja wulkanu w 1991 roku na górze Pinatubo. Wilka mówi, że jeśli wyślesz tam wystarczająco dużo dymu i innych cząstek, „na pewno możesz rozpalić tę chemię”.

Ten artykuł jest w oryginale w magazynie naukowym Science, opublikowana przez AAAS. Edycja niemiecka: cvei