Skibes emissioner skaber målbare regionale ændringer i skyer

Et containerskib efterlader et spor af hvide skyer i sit kølvand, der kan blive hængende i luften i timevis. Denne hævede linje er ikke kun udstødning fra motoren, men en ændring i skyerne, der er forårsaget af små luftbårne partikler af forurening.

Ny forskning ledet af University of Washington er den første til at måle dette fænomens effekt over år og i regional skala. Satellitdata over en sejlrute i det sydlige Atlanterhav viser, at skibene modificerer skyer for at blokere yderligere 2 watt solenergi, gennemsnitlig, fra at nå hver kvadratmeter havoverflade nær sejlruten.

Resultatet antyder, at globalt, skyændringer forårsaget af partikler fra alle former for industriel forurening blokerer 1 Watt solenergi pr. kvadratmeter af Jordens overflade, dækker næsten en tredjedel af den nuværende opvarmning fra drivhusgasser. Open-access undersøgelsen blev offentliggjort den 24. marts i AGU rykker frem , et tidsskrift fra American Geophysical Union.

"I klimamodeller, hvis du simulerer verden med svovlemissioner fra skibsfart, og du simulerer verden uden disse emissioner, der er en ret betydelig køleeffekt fra ændringer i modelskyerne på grund af forsendelse, " sagde første forfatter Michael Diamond, en UW doktorand i atmosfæriske videnskaber. "Men fordi der er så meget naturlig variation, har det været svært at se denne effekt i observationer af den virkelige verden."

Den nye undersøgelse bruger observationer fra 2003 til 2015 i foråret, den mest overskyede sæson, over sejlruten mellem Europa og Sydafrika. Denne sti er også en del af en populær skibsrute for åbent hav mellem Europa og Asien.

Små partikler i udstødningen fra afbrænding af fossile brændstoffer skaber "frø", hvorpå vanddamp i luften kan kondensere til skydråber. Flere partikler af luftbåret sulfat eller andet materiale fører til skyer med flere små dråber, sammenlignet med den samme mængde vand kondenseret til færre, større dråber. Dette gør skyerne lysere, eller mere reflekterende.

Tidligere forsøg på at måle denne effekt fra skibe havde fokuseret på steder, hvor vinden blæser hen over sejlruten, for at sammenligne det "rene" område mod vinden med det "forurenede" område nedstrøms. Men i denne undersøgelse fokuserede forskerne på et område, der tidligere var blevet udelukket:et sted, hvor vinden blæser langs sejlruten, holde forureningen koncentreret i det lille område.

Undersøgelsen analyserede skyegenskaber detekteret over 12 år af MODIS-instrumentet på NASA-satellitter og mængden af ​​reflekteret sollys i toppen af ​​atmosfæren fra CERES-gruppen af ​​satellitinstrumenter. Forfatterne sammenlignede skyegenskaber inden for forsendelsesruten med et estimat af, hvad disse skyegenskaber ville have været i fravær af forsendelse baseret på statistik fra nærliggende, uforurenede områder.

"Forskellen inden for sejlruten er lille nok til, at vi har brug for omkring seks års data for at bekræfte, at det er ægte, " sagde medforfatter Hannah Director, en UW doktorand i statistik. "Imidlertid, hvis denne lille ændring fandt sted på verdensplan, det ville være nok til at påvirke de globale temperaturer."

Når de først kunne måle skibsemissionernes effekt på solstråling, forskerne brugte det tal til at estimere, hvor meget skyen lysere fra al industriel forurening har påvirket klimaet generelt.

Globalt gennemsnit, de fandt ændringer i lave skyer på grund af forurening fra alle kilder blokerer 1 watt pr. kvadratmeter solenergi - sammenlignet med de omkring 3 watt pr. kvadratmeter, der i dag er fanget af drivhusgasser, der også udsendes af industrielle aktiviteter. Med andre ord, uden den kølende effekt af forureningsfrøede skyer, Jorden er muligvis allerede blevet opvarmet med 1,5 grader Celsius (2,7 F), en ændring af, at det mellemstatslige panel om klimaændringsprojekter ville have betydelige samfundsmæssige konsekvenser. (Til sammenligning, i dag skønnes Jorden at være blevet opvarmet med cirka 1 C (1,8 F) siden slutningen af ​​1800-tallet.)

"Jeg tror, ​​at det største bidrag fra denne undersøgelse er vores evne til at generalisere, at beregne en global vurdering af den samlede indvirkning af sulfatforurening på lave skyer, "sagde medforfatter Rob Wood, en UW professor i atmosfæriske videnskaber.

Resultaterne har også betydning for en mulig mekanisme for bevidst klimaindgreb. De foreslår, at strategier til midlertidigt at bremse den globale opvarmning ved at sprøjte saltpartikler for at gøre havskyer på lavt niveau mere reflekterende, kendt som marine cloud brightening, kan være effektiv. Men de indebærer også, at disse ændringer kan tage år, før de let kan observeres.

"What this study doesn't tell us at all is:Is marine cloud brightening a good idea? Should we do it? There's a lot more research that needs to go into that, including from the social sciences and humanities, " Diamond said. "It does tell us that these effects are possible—and on a more cautionary note, that these effects might be difficult to confidently detect."