Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Natur

Forskere detaljerede undersøgelser for at vurdere levedygtigheden og risiciene ved lysere havskyer

Skibsspor i det østlige Stillehav set fra NOAA-20-satellitten den 24. april 2019. Kredit:NOAA NESDIS

Efterhånden som niveauet af drivhusgasser i atmosfæren fortsætter med at stige, og klimaændringernes påvirkninger bliver dyrere, fordobler det videnskabelige samfund indsatsen for at undersøge de potentielle risici og fordele ved kunstigt at skygge jordens overflade for at bremse den globale opvarmning.



Marine cloud brightening (MCB) er en af ​​to primære metoder til modificering af solstråling, der foreslås for at opveje de værste virkninger af global opvarmning, mens dekarboniseringen skrider frem. MCB-forslag involverer injektion af saltspray i lavvandede havskyer for at gøre dem lysere, øge deres refleksion af sollys og reducere mængden af ​​varme, der absorberes af vandet nedenfor.

En gruppe på 31 førende atmosfæriske videnskabsmænd tilbyder nu en konsensus fysisk videnskabelig forskningskøreplan for at opbygge den videnbase, der er nødvendig for at evaluere levedygtigheden af ​​MCB-tilgange. Deres køreplan er beskrevet i et nyt papir offentliggjort i tidsskriftet Science Advances .

"Interessen for MCB vokser, men politiske beslutningstagere har i øjeblikket ikke den information, de har brug for til at træffe beslutninger om, om og hvornår MCB skal implementeres," sagde hovedforfatter Graham Feingold, en forsker ved NOAA's Chemical Sciences Laboratory.

"Spørgsmålet er, om vi kan designe et MCB-forskningsprogram ved hjælp af vores nuværende modellerings- og observationsværktøjer til at fastslå gennemførligheden af ​​denne tilgang på globalt plan, og hvis ikke, hvad skal der gøres for at positionere os selv til at gøre det."

Kunstig skyggelægning af planeten ville ikke gøre noget for at reducere årsagen til klimaændringer, menneskeskabte drivhusgasemissioner, sagde medforfatter Lynn Russell, en klimaforsker ved Scripps Institution of Oceanography ved University of California San Diego.

"Den nylige acceleration af påvirkninger fra global opvarmning betyder, at vi er nødt til at overveje ikke-ideelle backup-planer bare for at købe os nok tid til at reducere drivhusgasemissioner og eksisterende byrder," sagde Russell. "En forskningsplan er essentiel, før vi kan overveje at vedtage MCB, og vi skal samtidig tage fat på de naturvidenskabelige spørgsmål og de menneskelige dimensioner."

Aktuelle MCB-forslag er afhængige af saltvandsspray, som ville efterligne svovlrige emissioner fra skibsstakke eller vulkaner, for at øge aerosolkoncentrationen i den lavere havatmosfære. Ideelt set fordamper dråber i saltvandssprayen for at producere fine partikler, der føres op til skylaget ved turbulente og konvektive luftbevægelser.

Hvis MCB-teknikker konsekvent kunne påvirke skyer til at reflektere mere sollys tilbage til rummet end lignende skyer med en lavere dråbekoncentration, så har det potentialet til at være en effektiv solstrålingsmodifikationsteknik, i det mindste på lokal skala, siger videnskabsmænd. Dette kunne igen give en vis afkøling på lokal skala.

Dette diagram viser de vigtigste aerosol-, sky-, dynamik- og strålingsprocesser i det marine grænselag (venstre) og MCB-tilgangen ved hjælp af skibsbaserede generatorer til at producere fine havsalt-aerosoldråber (højre). Dråberne løftes op i skyer ved opstrømning, hvor de øger dråbekoncentrationerne, hvilket forlænger skyernes reflektivitetsdækning og levetid. Kredit:Efter Sorooshian et al. 2019

Undersøgelsen foreslår et omfattende og målrettet program for MCB-forskning, der inkluderer laboratorieundersøgelser, felteksperimenter og skymodellering. Som følge heraf er der behov for nye laboratoriefaciliteter for at løse huller i forståelsen af ​​aerosol- og skymikrofysiske processer, da få eksisterende laboratorier er i stand til at håndtere disse processer.

Langvarige felteksperimenter med en punktkilde på et havbaseret sted, hvor forholdene er gunstige, sammen med nye observationer og ny modellering er nødvendige for at teste saltpartikelsprøjteteknologi. Dette ville gøre det muligt for forskere at bestemme, i hvilken grad havsprøjt, der udsendes nær overfladen, ville nå skybasen under en række forskellige forhold.

Forskere kan drage fordel af eksisterende analoger til sky-seed-eksperimenter, såsom naturlige vulkanske emissioner, biomasseafbrænding, udstødningsfaner fra individuelle skibe eller udpegede sejlruter, bypunktkilder og byfaner.

Rent praktisk er forskere nødt til at udvikle tilstrækkelig tillid til, at partikler af passende størrelse kan genereres og leveres til skyerne, og når de først er der, handle for at danne skydråber, der effektivt spreder sollys. De ville være nødt til at vise, at skyer kunne oplyses konsekvent og over et stort nok område til meningsfuldt at køle havet nedenunder - og at forsøg på at manipulere skyer ikke ville få skyerne til at tynde eller dråber til at regne ud, hvilket kan give mulighed for øget opvarmning.

Forskere ville yderligere skulle vise, at skyernes lysere vil kunne måles for at demonstrere, at det ville fungere efter hensigten i globalt relevante skalaer eller i følsomme regionale økosystemer, såsom koralrev.

Skyer er ikke alle skabt lige - nogle er mere modtagelige for aerosolinjektioner end andre. En sky, der allerede er lys, med en høj dråbekoncentration, er meget sværere at oplyse end en tjavset sky med en lav dråbekoncentration. Hvordan en sky reagerer på forsøg på manipulation er subtilt afhængig af vejret og baggrunds-aerosolforholdene.

Det komplicerede sager, den optimale partikelstørrelse og -mængde afhænger sandsynligvis af skyegenskaber, der kan ændre sig, når de driver gennem luften. Dette forklarer den høje variation i forekomsten af ​​skibsspor, sagde Feingold.

"Vi ville være nødt til at få de rigtige partikler ind i modtagelige skyer på de rigtige tidspunkter af dagen og årstider og over store nok områder til at skygge store områder af havet," sagde Feingold. "Det er en stor udfordring."

"I det omfang, vi kan identificere optimale lysende forhold, kan en målrettet tilgang til MCB snarere end rutinesprøjtning under alle forhold have en højere sandsynlighed for succes," sagde Feingold. "Det kan også reducere risikoen for regionale cirkulationsreaktioner, der ændrer temperatur og nedbør på måder, der gavner nogle og efterlader andre sårbare."

Mere generelt understreger Feingold igen, at MCB ikke ville erstatte dekarbonisering og ikke ville lindre havforsuring. "For at reducere de globale temperaturer bør vores højeste prioritet være at fjerne kuldioxid fra atmosfæren. MCB kan hjælpe med at afhjælpe de værste konsekvenser af klimaændringer."

Flere oplysninger: Graham Feingold et al., Fysisk videnskabelig forskning nødvendig for at evaluere levedygtigheden og risiciene ved lysere havskyer, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adi8594

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af Brookhaven National Laboratory




Varme artikler