Rook van Canadese bosbranden verlaagde temperatuur in New York met 3°C en hield giftige stoffen vast, blijkt uit onderzoek

Transport en fysisch-chemische eigenschappen van WFPM.

In juni 2023 kleurden de luchten boven New York City apocalyptisch oranje door rook van Canadese bosbranden, wat leidde tot een catastrofale luchtkwaliteit en een onverwacht neveneffect: een afkoeling van de regio New York City met ongeveer 3 graden Celsius.

Deze temperatuurdaling, aangeduid als “global dimming,” het tegenovergestelde van “global warming,” zorgde ervoor dat gevaarlijke verontreinigende stoffen dicht bij de grond bleven hangen, volgens onderzoekers van Rutgers Health die hun bevindingen publiceerden in Communications Earth & Environment.

“Met alles wat je hoort over de negatieve gevolgen van de opwarming van de aarde, zou je denken dat de afkoeling goed zou zijn,” zei Philip Demokritou, senior auteur van de studie en professor nanowetenschappen en milieubio-engineering aan de Rutgers School of Public Health en de School of Engineering. “Maar koelere temperaturen zijn net zo slecht als de opwarming van de aarde. Dit effect op het microklimaat kan de hydrologische cyclus verstoren, andere giftige luchtverbindingen vasthouden en de blootstelling van mensen verhogen.”

De onderzoekers bestudeerden de fysisch-chemische kenmerken van fijnstof tijdens het hoogtepunt van de Canadese bosbrand, waarbij ze hun lichtabsorberende en licht verstrooiende eigenschappen analyseerden. Ze ontdekten dat de rookdeeltjes, die bijna 1.000 kilometer van de Canadese bosbranden hadden afgelegd, een ongekende directe stralingsforcering van -352,4 watt per vierkante meter op de grond produceerden.

“Het fijnstof van de bosbranden dat op 7 juni in de omgeving van New Jersey en New York City aankwam, bestond voornamelijk uit bruine koolstofdeeltjes die ondanks een afstand van ongeveer 800 kilometer niet volledig waren fotobleached,” zei Georgios Kelesidis, assistent-professor aan de Rutgers School of Public Health en hoofdonderzoeker van de studie.

Wetenschappers bepaalden dat de afkoeling plaatsvond omdat bosbrandrook voornamelijk organische koolstofdeeltjes bevat die zonlicht van het aardoppervlak afschermen. Als een rokerige paraplu blokkeerden deze deeltjes de binnenkomende zonnestraling, waardoor de gebieden eronder afkoelden. Echter, deze afkoeling ging gepaard met gevaarlijke gevolgen.

Door de temperatuur te verlagen, beperkte de rooklaag boven de steden de natuurlijke luchtcirculatie, waardoor verdunning van de verontreiniging en verticale menging werd voorkomen. Dit mechanisme hield de deeltjes van de bosbranden en andere stedelijke verontreinigende stoffen dicht bij de grond, wat de blootstelling van mensen aan schadelijke luchtverontreinigingen zou kunnen verhogen.

“Deze studie documenteert voor het eerst het effect van nanodeeltjes van bosbranden op het microklimaat van megasteden,” zei Demokritou. “Dergelijke verminderingen van de omgevingstemperatuur kunnen het stedelijke warmte-eiland effect verergeren en de natuurlijke ventilatie van megasteden beperken, wat de blootstelling aan luchtverontreiniging verergert.”

Tijdens het evenement registreerde New York City een ongekende dagelijkse gemiddelde van deeltjes kleiner dan 2,5 micrometer. De totalen waren meer dan drie keer hoger dan de richtlijnen van de Environmental Protection Agency en acht keer hoger dan de aanbevelingen van de Wereldgezondheidsorganisatie.

De gevangen verontreinigende stoffen droegen waarschijnlijk bij aan gezondheidsproblemen in de regio, aldus Demokritou, die verwees naar recente epidemiologische studies in NYC die een toename van spoedbezoeken aan ziekenhuizen en verergering van astma en andere ademhalingsgezondheidsproblemen bevestigen.

De studie over radiatieve afkoeling maakt deel uit van een groter onderzoeksproject dat de impact van de Canadese bosbranden van 2023 op de menselijke gezondheid onderzoekt. Een aanvullende paper van hetzelfde Rutgers-team, gepubliceerd in Environmental Science & Technology, onthulde een andere zorgwekkende uitkomst: een verbijsterende 9,2 mg rookdeeltjes werden afgezet in de longen van mensen in het gebied tijdens het Canadese evenement, en dergelijke deeltjes belemmerden aanzienlijk de immuunafweer van de menselijke longen.

Die studie vond dat blootstelling aan fijnstof van bosbranden de levensvatbaarheid van longmacrofagen—immuuncellen die zich verdedigen tegen ingeademde ziekteverwekkers—met ongeveer 20% verminderde. De deeltjes belemmerden ook het vermogen van deze cellen om vreemde indringers te verteren met ongeveer 50%, wat de kwetsbaarheid voor ademhalingsinfecties zou kunnen vergroten.

Drie afzonderlijke epidemiologische studies in New York City bevestigden de reële gezondheidsimpacten tijdens het evenement, waarbij spoedafdelingen voor astma met 44% tot 82% toenamen op het hoogtepunt van de bosbrandrook.

Nu klimaatverandering leidt tot frequentere en intensere bosbranden, benadrukken deze bevindingen complexe interacties tussen bosbrandemissies, stedelijke microklimaten en volksgezondheid. Het onderzoek toont aan dat, naast de directe effecten van verminderde zichtbaarheid en ademhalingsproblemen, bosbrandrook secundaire effecten creëert die de blootstelling aan schadelijke verontreinigende stoffen kunnen amplificeren en verlengen.

“Bosbrand evenementen zijn dramatisch toegenomen in frequentie en intensiteit door extreme droogte en hitte en beïnvloeden nu zelfs het noordoosten van de VS,” zei Demokritou. “Dit was het eerste evenement van deze schaal in de regio, maar het zal waarschijnlijk niet het laatste zijn.”