Project

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Emissions released from a biosphere affected by heat and wildfire - a study on greenhouse gases, reactive volatile organic compounds, and secondary organic chemistry

Applicant Pieber Simone
Number 194390
Funding scheme Postdoc.Mobility
Research institution
Environment and Climate Change Canada (ECCC) Air Quality Research Division Government of Canada
Department of Chemistry University of California, Irvine
Institution of higher education Institution abroad - IACH
Main discipline Climatology. Atmospherical Chemistry, Aeronomy
Start/End 01.07.2021 - 30.06.2023
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All Disciplines (2)

Discipline
Climatology. Atmospherical Chemistry, Aeronomy
Other disciplines of Environmental Sciences

Keywords (15)

greenhouse gases; carbon budget; secondary organic chemistry; wildfire; climate change; volatile organic compounds; air pollution; radiative forcing; emissions inventories; climate; atmospheric chemistry; light absorbing carbon; drought; heat; biosphere

Lay Summary (German)

Lead
Waldbrände verbinden Atmosphäre und Biosphäre augenblicklich miteinander, nämlich durch die Freisetzung von Wärme, Gasen und Partikeln (Feinstaub). Die Zusammensetzung der Gase und des Feinstaubs hängt neben verschiedener Verbrennungsbedingungen (Temperatur, verfügbarer Sauerstoff) sind auch vom Feuchtegehalt des Brennstoffs ab. Deshalb spielt der Einfluss von Trockenheit auf Ökosysteme eine wesentliche Rolle bei Waldbränden. Die freigesetzten Gase können die globale Erwärmung beinflussen und auch der gebildete Feinstaub erzeugt wärmende und kühlende Effekte auf das Erdklima. Darüber hinaus enthalten Waldbrandemissionen giftige Luftschadstoffe, die Menschen, Tiere und Ökosysteme auf lokaler und regionaler Ebene beeinträchtigen. Daher ist ein gutes Verständnis der Mengen und Zusammensetzung von Emissionen von Wäldern die von Trockenheit und Bränden betroffen sind im Vergleich zu anderer Emissionsquellen (z.B. Heizungen oder Strassenverkehr) von enormer gesellschaftlicher Relevanz.
Lay summary

Das vorgestellte Projekt zielt darauf ab, die chemische Zusammensetzung von Waldbrandemissionen, sowie von Emissionen von Trockenheit betroffener Biomasse, und deren Umwandlung in der Atmosphäre im Vergleich zu anderen Emissionsquellen zu untersuchen. Diese Studie konzentriert sich auf Messungen von Treibhausgasen, von reaktiven flüchtigen organischen Verbindungen, sowie von atmosphärenchemischen Prozessen, die zur Bildung von Partikeln und lichtabsorbierenden chemischen Verbindungen führen. Die wissenschaftliche Arbeit umfasst Laborexperimente, Feldstudien, und die Auswertung von Umweltdaten. Die ermittelten Emissionsfaktoren werden in der Folge eine Aktualisierung der Inventare und damit eine Verbesserung von atmosphärischen Simulationen ermöglichen. Darüber hinaus werden die Ergebnisse unser Verständnis des Strahlungsantriebs partikelbedingter Emissionen von Waldbränden und der damit verbundenen Auswirkungen auf das Erdklima verbessern.

Direct link to Lay Summary Last update: 05.04.2022

Responsible applicant and co-applicants

Abstract

Fire instantaneously links the atmosphere and biosphere at its flame front, via the release of heat, gases, and particulate matter. The composition of these products is influenced by fuel type, fuel moisture content, and burning conditions, which, in turn, is a function of temperature and the available oxygen. The effect of heat and drought on the biosphere therefore are critical aspects to consider. Fire in the Earth system is of immense societal relevance, owing to the global warming effect of greenhouse gases and, both, warming and cooling effect of particles emitted from wildfires. Further, fire emissions contain toxic air pollutants, which adversely affect humans, animals and the ecosystem on local and regional scales. The presented project aims at studying chemical composition and atmospheric chemistry of biosphere affected by heat/drought and fire. This study focuses on detailed measurements of greenhouse gases and reactive volatile organic compounds as well as secondary chemistry in the emission plumes leading to the formation of light absorbing carbon. The experimental work will combine field studies, laboratory experiments and ambient data analysis. The emission factors determined in the field and laboratory studies under a variety of representative ambient conditions will subsequently allow updating emissions inventories and consequently improving atmospheric simulations. Further, the results on chemical reactivity and emissions transformation leading to secondary organic aerosol and formation of light absorbing carbon will advance our understanding of the radiative forcing of particle-related emissions and the associated impact on Earth`s climate.
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