Stratosferski učinek pospešuje globalno segrevanje, ko se raven ogljikovega dioksida dvigne – Physics World

Učinek podvojitve atmosferskega ogljikovega dioksida na podnebje postane bolj izrazit, ko se ravni ogljikovega dioksida dvignejo – so pokazali raziskovalci v ZDA. Ta učinek, ki ni bil upoštevan v prejšnjih ocenah zemeljskega proračuna sevanja, pojasnjuje približno polovico razlike med ocenami občutljivosti podnebja na povečan ogljikov dioksid. Predlaga tudi potencialni nov pristop k geoinženiringu.

Površino Zemlje segreva sončno sevanje in oddaja infrardeče sevanje nazaj v vesolje. Vendar velik del tega infrardečega sevanja absorbirajo ogljikov dioksid in drugi plini v spodnji atmosferi (troposferi). To zadržuje toploto podobno kot steklo rastlinjaka. Brez tega učinka tople grede Zemlja ne bi bila dovolj topla za tekočo vodo in ne bi mogla podpirati življenja.

V zadnjih dveh stoletjih je človeška dejavnost povečala količino ogljikovega dioksida v ozračju – povečala učinek tople grede in segrevala površje Zemlje in troposfero.

Stratosferski učinki

Vendar je ta opis poenostavitev. Približno 8–15 km nad zemeljsko površino leži tropopavza, nad njo pa stratosfera. Stratosfera prav tako absorbira vhodno sončno sevanje in ponovno oddaja energijo na infrardečih valovnih dolžinah – večina tega gre nazaj v vesolje. Ker je glavni vir toplote stratosfere od zgoraj, je najtopleje na vrhu.

»Medtem ko je troposfera s površjem povezana s turbulentnimi toplotnimi tokovi, edina izmenjava toplote v stratosferi poteka s sevanjem,« pojasnjuje atmosferski znanstvenik Brian Soden Univerze v Miamiju na Floridi. "Ko dodajamo ogljikov dioksid, povečujemo emisivnost pri infrardečih valovnih dolžinah, zaradi česar stratosfera želi oddajati več sevanja." To je treba vključiti pri izračunu "sevalnega vpliva" naraščajočega ogljikovega dioksida, ki je merilo za to, koliko povečanje moti zemeljsko sevalno energijsko ravnovesje.

Prisilno sevanje je ključni parameter v podnebnih napovedih, ki jih je izdelal Medvladni odbor za podnebne spremembe (IPCC), vendar je bila njegova natančnost v zadnjih 30 letih močno vprašljiva. Na primer, različni modeli se do 50 % ne strinjajo glede sevanja, ki je posledica podvojitve koncentracije ogljikovega dioksida v atmosferi. Zdaj Soden in sodelavci verjamejo, da lahko pojasnijo pomemben del te doslej nepojasnjene razlike.

Predindustrijske razmere

»Skoraj vsi prejšnji izračuni radiacijskega vpliva ogljikovega dioksida bi vzeli klimatologijo temperaturnih profilov iz, recimo, predindustrijskih razmer – tako bi imeli globalno porazdelitev temperature in vlažnosti ter 280 ppm ogljikovega dioksida – in to bi ponovili izračun, vendar bi ga namesto 280 ppm podvojili,« pojasnjuje Soden. »Lahko bi to naredili celo z razponom: vemo, da izločanje ogljikovega dioksida ne narašča linearno, temveč z logaritmom od 1 ppm do približno 10,000 ppm … Toda vsi ti izračuni predpostavljajo isto klimatologijo – in tu je prišlo do prekinitve : ne bi pričakovali enakih profilov temperature in vlažnosti za 10 ppm kot za 100 ppm ali 1000 ppm.« Raziskovalci so zato razvili modele, kako bi se sevanje spremenilo, ko bi se koncentracija ogljikovega dioksida v ozračju povečala.

Nasprotna intuitivna napoved, ki sega v prve podrobne napovedi antropogenih podnebnih sprememb v šestdesetih letih prejšnjega stoletja in je bila eksperimentalno preverjena, je, da se stratosfera ohlaja, ker povečan ogljikov dioksid poveča njeno emisijsko sposobnost, zaradi česar izgublja več toplote v vesolje. Hkrati troposfera na dnu sprošča manj toplote, ker povečan ogljikov dioksid ujame več infrardečega sevanja.

„Prstni odtis“ podnebnih sprememb je prepoznaven v zgornji atmosferi

"Ko povečate emisivnost, morate znižati temperaturo, da [stratosfera] ostane v sevalnem ravnovesju." To ohlajanje pomeni, da pri višjih koncentracijah ogljikovega dioksida temperatura še pade in Zemlja težje oddaja toploto. Zaradi tega sevanje ogljikovega dioksida postaja vse večje. Vsak dodatni vnos ogljikovega dioksida  zato ima večji prisilni učinek.

Po tej logiki raziskovalci zdaj iščejo nove ideje za geoinženiring. Prejšnje študije so se osredotočale na uporabo aerosolov, ki odbijajo sončno svetlobo nazaj v vesolje: »V tem delu predlagamo uporabo absorpcijskih aerosolov za segrevanje [stratosfere] in zmanjšanje emisij ogljikovega dioksida, pravi Haozhe He, ki je vodil delo kot Sodenov doktorski študent in je zdaj podoktor na univerzi Princeton. To idejo podpira dejstvo, da je izbruh gore Pinatubo leta 1991, ki je povzročil dramatično ohlajanje troposfere, spremljalo segrevanje stratosfere zaradi sulfatnih aerosolov.

"To je zelo pomemben [rezultat] za podnebno skupnost - razrešuje veliko skrivnost o tem, ali smo zvesto obravnavali procese, ki poganjajo globalno segrevanje," pravi. William Collins iz Nacionalnega laboratorija Lawrence Berkeley v ZDA, glavni koordinator šeste ocene IPCC. »[Soden in sodelavci] so pokazali, da podnebna skupnost dela veliko bolje, kot smo slutili desetletja. Modeli so bili ves čas pravilni, mi smo jih testirali narobe. Vedno so dali boljši odgovor, kot smo mislili.«

Raziskava je opisana v Znanost.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/stratospheric-effect-boosts-global-warming-as-carbon-dioxide-levels-rise/