성층권 효과는 이산화탄소 수준이 증가함에 따라 지구 온난화를 촉진합니다.

성층권 효과는 이산화탄소 수준이 증가함에 따라 지구 온난화를 촉진합니다.

타임 스탬프 : 8 년 2023 월 6 일 오전 16:XNUMX

푸른 하늘과 구름
하늘 높이: 성층권의 높은 이산화탄소 수준이 지구 온난화에 어떻게 기여하는지에 대한 새로운 연구 결과가 밝혀졌습니다. (제공: iStock/magann)

대기 중 이산화탄소가 두 배로 늘어나면 기후에 미치는 영향은 이산화탄소 수준이 높아질수록 더욱 두드러진다고 미국 연구진이 밝혔습니다. 지구 방사선 수지의 이전 추정치에 고려되지 않았던 이 효과는 증가된 이산화탄소에 대한 기후 민감도 추정치 간의 차이를 약 절반 정도 설명합니다. 이는 또한 지구공학에 대한 잠재적인 새로운 접근 방식을 제시합니다.

지구 표면은 태양 복사에 의해 따뜻해지며 적외선 복사를 다시 우주로 방출합니다. 그러나 이 적외선 복사의 대부분은 낮은 대기권(대류권)에 있는 이산화탄소와 기타 가스에 의해 흡수됩니다. 이것은 마치 온실의 유리처럼 열을 가두어 줍니다. 이러한 온실 효과가 없다면 지구는 액체 물이 존재할 만큼 따뜻하지 않을 것이며 생명체가 존재할 수 없을 것입니다.

지난 XNUMX세기 동안 인간 활동으로 인해 대기 중 이산화탄소의 양이 증가하여 온실 효과가 강화되고 지구 표면과 대류권이 따뜻해졌습니다.

성층권 효과

그러나 이 설명은 단순화된 것입니다. 지구 표면 위 약 8~15km에는 대류권이 있고 그 위에는 성층권이 있습니다. 성층권은 또한 들어오는 태양 복사를 흡수하고 적외선 파장의 에너지를 다시 방출합니다. 그 중 대부분은 우주로 돌아갑니다. 성층권의 주요 열원은 위에서 나오므로 꼭대기가 가장 따뜻합니다.

“대류권은 난류 열유속에 의해 표면과 결합되는 반면, 성층권에서 유일한 열 교환은 복사를 통해 발생합니다.”라고 대기 과학자는 설명합니다. 브라이언 소덴 플로리다에 있는 마이애미 대학교의. "이산화탄소를 추가하면 적외선 파장의 방사율이 증가하여 성층권에서 더 많은 방사선을 방출하게 됩니다." 이는 증가하는 이산화탄소의 “복사강제력”을 계산할 때 포함되어야 하며, 이는 증가가 지구의 복사 에너지 균형을 얼마나 교란시키는지 측정하는 것입니다.

복사강제력은 IPCC(기후변화에 관한 정부 간 패널)가 작성한 기후 예측에서 중요한 매개변수이지만 그 정확성은 지난 30년 동안 상당한 의문을 제기해 왔습니다. 예를 들어, 대기 중 이산화탄소 농도가 두 배로 증가하여 발생하는 복사 강제력에 대해 서로 다른 모델이 최대 50%까지 일치하지 않았습니다. 이제 Soden과 동료들은 지금까지 설명할 수 없었던 불일치의 상당 부분을 설명할 수 있다고 믿습니다.

산업화 이전 조건

"이산화탄소로 인한 복사 강제력에 대한 이전의 거의 모든 계산은 산업화 이전 조건의 온도 프로파일에 대한 기후학을 사용합니다. 따라서 온도와 습도의 전 지구적 분포와 280ppm의 이산화탄소를 얻게 되며 이를 반복하게 됩니다. 하지만 280ppm 대신 두 배로 늘어나게 됩니다.”라고 Soden은 설명합니다. “범위를 정할 수도 있습니다. 우리는 이산화탄소로 인한 강제력이 선형적으로 증가하는 것이 아니라 1ppm에서 10,000ppm 정도의 로그로 증가한다는 것을 알고 있습니다. 그러나 모든 계산은 동일한 기후학을 가정합니다. 그리고 여기서 단절이 발생했습니다. : 10ppm이나 100ppm의 경우와 1000ppm의 경우 동일한 온도 및 습도 프로필을 기대하지 않을 것입니다.” 따라서 연구자들은 대기 중 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 복사 강제력이 어떻게 변하는지에 대한 모델을 개발했습니다.

1960년대 인류에 의한 기후 변화에 대한 최초의 상세한 예측으로 거슬러 올라가고 실험적으로 검증된 반직관적인 예측은 증가된 이산화탄소로 인해 복사율이 증가하여 더 많은 열을 우주로 손실하기 때문에 성층권이 냉각된다는 것입니다. 동시에, 증가된 이산화탄소가 더 많은 적외선 복사를 가두기 때문에 대류권 바닥에서 더 적은 열을 방출합니다.

"방사율을 높이면 복사 평형을 유지하기 위해 [성층권]의 온도를 낮추어야 합니다." 이러한 냉각은 이산화탄소 농도가 높을수록 온도가 더 떨어지고 지구가 열을 방출하기가 더 어려워진다는 것을 의미합니다. 따라서 이산화탄소의 복사 강제력은 더욱 커집니다. 이산화탄소가 추가로 유입될 때마다  그러므로 더 큰 강제력 효과를 갖는다.

이 논리에 따라 연구자들은 이제 지구공학에 대한 새로운 아이디어를 찾고 있습니다. 이전 연구에서는 햇빛을 다시 우주로 반사하는 에어로졸의 사용에 중점을 두었습니다. “이 연구에서 우리는 [성층권]을 따뜻하게 하고 더 작은 이산화탄소 강제력을 유도하기 위해 흡수성 에어로졸을 사용할 것을 제안하고 있습니다. 헤 하오저, 그는 Soden의 박사 과정 학생으로 작업을 주도했으며 현재 프린스턴 대학교에서 박사후 연구원으로 일하고 있습니다. 이러한 생각은 극적인 대류권 냉각을 야기한 1991년 피나투보 산의 폭발이 황산염 에어로졸로 인한 성층권 온난화를 동반했다는 사실에 의해 뒷받침됩니다.

"이것은 기후 공동체에 매우 중요한 [결과]입니다. 이는 우리가 지구 온난화를 유발하는 과정을 충실하게 다루고 있는지 여부에 대한 주요 미스터리를 해결합니다."라고 말합니다. 윌리엄 콜린스 미국 로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)의 연구원이자 IPCC XNUMX차 평가의 주요 저자입니다. “[Soden과 동료]가 보여준 것은 기후 공동체가 수십 년 동안 우리가 예상했던 것보다 훨씬 더 나은 일을 해 왔다는 것입니다. 모델은 항상 정확했지만 우리는 잘못된 방식으로 테스트하고 있었습니다. 그들은 항상 우리가 생각했던 것보다 더 나은 답변을 내놓고 있었습니다.”

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 과학.

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