Høje CO2-niveauer kan destabilisere havlagsskyer

Ved høje nok atmosfæriske kuldioxid (CO2) koncentrationer, Jorden kunne nå et vendepunkt, hvor marine stratusskyer bliver ustabile og forsvinder, udløser en stigning i den globale opvarmning, ifølge en ny modelundersøgelse.

Denne hændelse - som kan hæve overfladetemperaturen med omkring 8 Kelvin (14 grader Fahrenheit) globalt - kan forekomme ved CO2-koncentrationer over 1, 200 dele per million (ppm), ifølge undersøgelsen, som udgives af Natur Geovidenskab den 25. februar. Til reference, den nuværende koncentration er omkring 410 ppm og stigende. Hvis verden fortsætter med at brænde fossile brændstoffer i den nuværende hastighed, Jordens CO2-niveau kan stige over 1, 200 ppm i det næste århundrede.

"Jeg tror og håber, at teknologiske ændringer vil bremse CO2-udledningen, så vi faktisk ikke når så høje CO2-koncentrationer. Men vores resultater viser, at der er farlige klimaændringstærskler, som vi ikke havde været klar over, " siger Caltechs Tapio Schneider, Theodore Y. Wu professor i miljøvidenskab og ingeniørvidenskab og seniorforsker ved Jet Propulsion Laboratory, som Caltech administrerer for NASA. Schneider, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen, bemærker, at den 1, 200-ppm-tærskel er et groft skøn snarere end et fast tal.

Undersøgelsen kan hjælpe med at løse et mangeårigt mysterium inden for palæoklimatologi. Geologiske optegnelser viser, at under eocæn (omkring 50 millioner år siden), Arktis var frostfrit og hjemsted for krokodiller. Imidlertid, i henhold til eksisterende klimamodeller, CO2-niveauet skal stige til over 4, 000 ppm for at opvarme planeten nok til, at Arktis er så varmt. Dette er mere end dobbelt så højt som den sandsynlige CO2-koncentration i denne periode. Imidlertid, en opvarmningsspids forårsaget af tabet af stratus skydæk kunne forklare udseendet af eocænens drivhusklima.

Stratus skydæk dækker omkring 20 procent af subtropiske oceaner og er udbredt i de østlige dele af disse oceaner - f.eks. ud for Californiens eller Perus kyster. Skyerne afkøler og skygger for jorden, når de reflekterer sollyset, der rammer dem tilbage i rummet. Det gør dem vigtige til at regulere jordens overfladetemperatur. Problemet er, at de turbulente luftbevægelser, der opretholder disse skyer, er for små til at kunne løses i globale klimamodeller.

For at omgå manglende evne til at løse skyerne på globalt plan, Schneider og hans medforfattere, Colleen Kaul og Kyle Pressel fra Pacific Northwest National Laboratory, skabte en lille model af et repræsentativt atmosfærisk snit over et subtropisk hav, simulerer skyerne og deres turbulente bevægelser over dette havområde på supercomputere. De observerede ustabilitet i skydækket efterfulgt af en stigning i opvarmningen, når CO2-niveauet oversteg 1, 200 ppm. Forskerne fandt også ud af, at når skydækket forsvandt, de dukkede ikke op igen, før CO2-niveauerne faldt til niveauer væsentligt under det sted, hvor ustabiliteten først opstod.

"Denne forskning peger på en blind plet i klimamodellering, siger Schneider, som i øjeblikket leder et konsortium kaldet Climate Modeling Alliance (CliMA) i et forsøg på at bygge en ny klimamodel. CliMA vil bruge dataassimilering og maskinlæringsværktøjer til at fusionere jordobservationer og højopløsningssimuleringer til en model, der repræsenterer skyer og andre vigtige småskalafunktioner bedre end eksisterende modeller. En anvendelse af den nye model vil være at bestemme mere præcist det CO2-niveau, som skydækkenes ustabilitet opstår ved.