At reflektere sollys for at afkøle planeten vil forårsage andre globale ændringer

Hvordan kan verden bekæmpe den fortsatte stigning i de globale temperaturer? Hvad med at skygge Jorden for en del af solens varme ved at injicere stratosfæren med reflekterende aerosoler? Trods alt, vulkaner gør stort set det samme, omend kort sagt dramatiske udbrud:Når et Vesuv udbrud, det blæser fin aske i atmosfæren, hvor partiklerne kan blive hængende som en slags skydække, reflekterer solstråling tilbage i rummet og afkøler planeten midlertidigt.

Nogle forskere undersøger forslag til at konstruere lignende effekter, for eksempel ved at lancere reflekterende aerosoler i stratosfæren - via fly, balloner, og endda blimps - for at blokere solens varme og modvirke global opvarmning. Men sådanne solar geoengineering ordninger, som de kendes, kunne have andre langtidseffekter på klimaet.

Nu har forskere ved MIT fundet ud af, at geoengineering af solenergi væsentligt ville ændre ekstratropiske stormspor-de zoner i de midterste og høje breddegrader, hvor storme dannes året rundt og styres af jetstrømmen over havene og land. Ekstratropiske stormspor giver anledning til ekstratropiske cykloner, og ikke deres tropiske fætre, orkaner. Styrken af ​​ekstratropiske stormspor bestemmer sværhedsgraden og hyppigheden af ​​storme som nordøstlige i USA.

Teamet overvejede et idealiseret scenario, hvor solstråling blev reflekteret nok til at opveje den opvarmning, der ville opstå, hvis kuldioxid skulle firedobles i koncentration. I en række globale klimamodeller under dette scenario, styrken af ​​stormspor i både den nordlige og den sydlige halvkugle svækkede betydeligt som reaktion.

Svækkede stormspor ville betyde mindre kraftige vinterstorme, men teamet advarer om, at svagere stormspor også fører til stillestående forhold, især om sommeren, og mindre vind for at fjerne luftforurening. Ændringer i vinde kan også påvirke cirkulationen af ​​havvand og på tur, islagets stabilitet.

"Omkring halvdelen af ​​verdens befolkning bor i de ekstratropiske regioner, hvor stormspor dominerer vejret, "siger Charles Gertler, en kandidatstuderende i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber (EAPS). "Vores resultater viser, at solar geoengineering ikke bare vil vende klimaændringer. I stedet det har potentialet i sig selv til at fremkalde nye ændringer i klimaet. "

Gertler og hans kolleger har offentliggjort deres resultater i denne uge i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve . Medforfattere inkluderer EAPS-professor Paul O'Gorman, sammen med Ben Kravitz fra Indiana State University, John Moore fra Beijing Normal University, Steven Phipps fra University of Tasmania, og Shingo Watanabe fra Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Et ikke så solrigt billede

Forskere har tidligere modelleret, hvordan Jordens klima kan se ud, hvis scenarier for geoengineering af solenergi skulle spille ud på en global skala, med blandede resultater. På den ene side, sprøjtning af aerosoler i stratosfæren ville reducere indgående solvarme og, til en vis grad, modvirke opvarmningen forårsaget af kuldioxidemissioner. På den anden side, sådan afkøling af planeten ville ikke forhindre andre drivhusgasinducerede virkninger såsom regionale reduktioner i nedbør og havforsuring.

Der har også været tegn på, at en forsætlig reduktion af solstråling ville reducere temperaturforskellen mellem Jordens ækvator og poler eller, i klimasprog, svække planetens meridionale temperaturgradient, køling af ækvator, mens polerne fortsætter med at varme. Denne sidste konsekvens var især spændende for Gertler og O'Gorman.

"Stormspor føder sig fra meridionale temperaturgradienter, og stormspor er interessante, fordi de hjælper os med at forstå ekstreme vejrforhold, "Gertler siger." Så vi var interesserede i, hvordan geoingeniør påvirker stormspor. "

Teamet kiggede på, hvordan ekstratropiske stormspor kan ændre sig under et scenario med sol geoingeniør kendt af klimaforskere som eksperiment G1 af Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP), et projekt, der giver forskellige geoengineering -scenarier, hvor forskere kan køre på klimamodeller for at vurdere deres forskellige klimaeffekter.

G1 -eksperimentet forudsætter et idealiseret scenario, hvor en geoingeniørordning til solenergi blokerer nok solstråling til at opveje den opvarmning, der ville opstå, hvis kuldioxidkoncentrationer skulle firedobles.

Forskerne brugte resultater fra forskellige klimamodeller, der løber frem i tiden under betingelserne for G1 -eksperimentet. De brugte også resultater fra et mere sofistikeret geoengineering -scenario med fordobling af kuldioxidkoncentrationer og aerosoler injiceret i stratosfæren på mere end en breddegrad. I hver model registrerede de den daglige ændring i lufttrykket ved havets tryk på forskellige steder langs stormsporene. Disse ændringer afspejler stormens passage og måler et stormbanes energi.

"Hvis vi ser på variationen i havets tryk, vi har en fornemmelse af, hvor ofte og hvor stærkt cykloner passerer over hvert område, "Forklarer Gertler." Vi gennemsøger derefter variansen i hele den ekstratropiske region, for at få en gennemsnitlig værdi af stormbanestyrke for den nordlige og sydlige halvkugle. "

En ufuldkommen modvægt

Deres resultater, på tværs af klimamodeller, viste, at solar geoengineering ville svække stormspor på både den nordlige og den sydlige halvkugle. Afhængigt af det scenarie, de overvejede, stormbanen på den nordlige halvkugle ville være 5 til 17% svagere end den er i dag.

"Et svækket stormvej, i begge halvkugler, ville betyde svagere vinterstorme, men også føre til mere stillestående vejr, som kan påvirke hedebølger, "Siger Gertler." På tværs af alle sæsoner, dette kan påvirke ventilation af luftforurening. Det kan også bidrage til en svækkelse af den hydrologiske cyklus, med regionale nedskæringer i nedbør. Det er ikke gode ændringer, sammenlignet med et baseline klima, som vi er vant til. "

Forskerne var nysgerrige efter at se, hvordan de samme stormspor ville reagere på bare global opvarmning alene, uden tilføjelse af social geoengineering, så de kørte klimamodellerne igen under flere scenarier, der kun varmer. Overraskende, de fandt ud af, på den nordlige halvkugle, global opvarmning vil også svække stormspor, i samme størrelsesorden som med tilføjelse af solenergiingeniørarbejde. Dette tyder på geoengineering af solenergi, og bestræbelser på at afkøle Jorden ved at reducere indgående varme, ville ikke gøre meget for at ændre effekterne af global opvarmning, i hvert fald på stormspor - et gådefuldt resultat, som forskerne er usikre på, hvordan de skal forklare.

På den sydlige halvkugle, der er en lidt anden historie. De fandt ud af, at global opvarmning alene ville styrke stormspor der, der henviser til, at tilføjelse af geoengineering af solenergi ville forhindre denne styrkelse, og endnu længere, ville svække stormsporene der.

"På den sydlige halvkugle, vindene driver havcirkulationen, hvilket igen kan påvirke optagelsen af ​​kuldioxid, og stabiliteten af ​​den antarktiske indlandsis, "Tilføjer O'Gorman." Så hvordan stormspor ændrer sig på den sydlige halvkugle er ret vigtig. "

Teamet observerede også, at svækkelsen af ​​stormspor var stærkt korreleret med ændringer i temperatur og fugtighed. Specifikt, klimamodellerne viste, at som reaktion på reduceret indgående solstråling, ækvator afkølet betydeligt, da polerne fortsatte med at varme. Denne reducerede temperaturgradient synes at være tilstrækkelig til at forklare de svækkende stormspor - et resultat, som gruppen er den første til at demonstrere.

"Dette arbejde fremhæver, at geoengineering af solenergi ikke vender klimaændringer, men erstatter en hidtil uset klimastat med en anden, "Siger Gertler." At reflektere sollys er ikke en perfekt modvægt til drivhuseffekten. "

Tilføjer O'Gorman:"Der er flere grunde til at undgå at gøre dette, og i stedet for at begrænse reduktion af CO -emissioner ₂ og andre drivhusgasser. "

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.