Nationalgeographic.co.id—Harus diakui, bahwa masyarakat industri kita telah melepaskan banyak dan berbagai polutan ke dunia, menghasilkan awan hitam di cakrawala. Pembakaran khususnya menghasilkan massa aerosol termasuk karbon hitam yang ternyata sangat berpengaruh terhadap perubahan iklim.
Meskipun ini hanya menyumbang beberapa persen dari partikel aerosol, nyatanya karbon hitam sangat bermasalah. Itu karena kemampuan karbon hitam pada awan dapat menyerap panas dan menghambat kemampuan refleksi panas dari permukaan seperti salju.
Jadi, penting untuk mengetahui bagaimana karbon hitam berinteraksi dengan sinar matahari. Para peneliti telah mengkuantifikasi indeks bias karbon hitam hingga tingkat paling akurat yang mungkin berdampak pada model iklim.
Ada banyak faktor yang mendorong perubahan iklim. Beberapa sangat familiar, seperti emisi karbon dioksida dari pembakaran bahan bakar fosil, sulfur dioksida dari pembuatan semen atau emisi metana dari peternakan.
Partikel aerosol karbon hitam, juga dari pembakaran, kurang terliput dalam berita tetapi sangat penting. Aerosol merujuk pada partikel padat yang terdapat di udara. Bentuknya bisa cair seperti embun, padat seperti debu atau gas seperti awan.
Pada dasarnya jelaga atau karbon hitam sangat baik dalam menyerap panas dari sinar matahari dan menyimpannya, menambah panas atmosfer.
Pada saat yang sama, mengingat warna gelap kurang efektif dalam memantulkan cahaya dan karena itu panas, karena karbon hitam menutupi permukaan yang lebih terang termasuk salju, ini mengurangi potensi permukaan tersebut untuk memantulkan kembali panas ke luar angkasa.
Di atmosfer saat ini, karbon hitam diperkirakan memberikan kontribusi terbesar terhadap penyerapan gelombang pendek aerosol global.
Dalam simulasi iklim, ketidakpastian besar yang tersisa dalam penyerapan gelombang pendek aerosol mendominasi ketidakpastian prediktif curah hujan.
Karbon hitam diperkirakan menjadi kontributor terbesar kedua untuk pemaksaan radiasi efektif positif di antara semua gas rumah kaca dan aerosol di atas Kutub Utara.
Partikel karbon hitam yang baru dipancarkan, misalnya dari gas buang industri, dapat dengan cepat mengalami pencampuran internal dengan komponen aerosol utama lainnya. Seperti misalnya, sulfat, organik, air melalui koagulasi, kondensasi, dan pemrosesan awan untuk membentuk partikel yang mengandung karbon hitam.
Mengukur Karbon Hitam“Memahami interaksi antara karbon hitam dan sinar matahari sangat penting dalam penelitian iklim,” kata Asisten Profesor Nobuhiro Moteki dari Departemen Ilmu Bumi dan Planet di University of Tokyo.
“Sifat paling kritis dari karbon hitam dalam hal ini adalah indeks biasnya, pada dasarnya bagaimana ia mengarahkan dan menyebarkan sinar cahaya yang masuk," Moteki menambahkan.
"Namun, pengukuran indeks bias karbon hitam yang ada tidak akurat. Tim saya dan saya melakukan eksperimen mendetail untuk menyempurnakannya."
Indeks bias merupakan perbandingan antara kecepatan caha dalam ruang, dengan cepat rambat cahaya pada suatu medium.
"Dengan pengukuran kami yang ditingkatkan, kami sekarang memperkirakan bahwa model iklim saat ini mungkin meremehkan penyerapan radiasi matahari karena karbon hitam sebesar 16 persen secara signifikan.”
Pengukuran sebelumnya dari sifat optik karbon hitam sering dibingungkan oleh faktor-faktor seperti kurangnya sampel murni, atau kesulitan dalam mengukur interaksi cahaya dengan partikel dengan bentuk kompleks yang berbeda.
Moteki dan timnya memperbaiki situasi ini dengan menangkap partikel karbon hitam dalam air, kemudian mengisolasinya dengan sulfat atau bahan kimia lain yang larut dalam air.
Dengan mengisolasi partikel, tim lebih mampu menyinari mereka dan menganalisis cara mereka menyebar, yang memberi peneliti data untuk menghitung nilai indeks bias.
“Kami mengukur amplitudo, atau kekuatan, dan fase, atau langkah, dari cahaya yang tersebar dari sampel karbon hitam yang diisolasi dalam air,” kata Moteki.
“Ini memungkinkan kami untuk menghitung apa yang dikenal sebagai indeks bias kompleks karbon hitam.
Baca Juga: Sistem Kebijakan Pajak Karbon Kurang Efektif Melawan Perubahan Iklim
Baca Juga: Perubahan Iklim, Lapisan Es Masif Greenland Mencair Secara Permanen
Baca Juga: Fakta: Meski Terlihat Ringan, Nyatanya Berat Awan Setara 100 Gajah
Baca Juga: Cegah Suhu Bumi Memanas: Kembalikan Hutan dan Biarkan Satwa Liar Bebas
Rumit karena bukannya satu angka, itu adalah nilai yang mengandung dua bagian, salah satunya adalah 'imajiner' (berkaitan dengan penyerapan), meskipun dampaknya sangat-sangat nyata.
Bilangan kompleks dengan komponen imajiner seperti itu sebenarnya sangat umum di bidang ilmu optik dan yang lain.
Karena pengukuran optik baru karbon hitam menyiratkan bahwa model iklim saat ini meremehkan kontribusinya terhadap pemanasan atmosfer, tim berharap peneliti iklim dan pembuat kebijakan lainnya dapat memanfaatkan temuan mereka.
Metode yang dikembangkan oleh tim untuk memastikan indeks bias kompleks partikel dapat diterapkan pada material selain karbon hitam.
Hal ini memungkinkan identifikasi optik partikel tak dikenal di atmosfer, samudra atau inti es, dan evaluasi sifat optik dari serbuk, bukan hanya yang terkait dengan masalah perubahan iklim yang sedang berlangsung.
Hasil penelitian baru ini telah dijelaskan di jurnal Aerosol Science and Technology belum lama ini. Makalah itu diterbitkan dengan judul "Constraining the complex refractive index of black carbon particles using the complex forward-scattering amplitude" yang merupakan jurnal akses terbuka.