Stratosferik etki, karbondioksit seviyeleri yükseldikçe küresel ısınmayı artırıyor - Fizik Dünyası

Stratosferik etki, karbondioksit seviyeleri yükseldikçe küresel ısınmayı artırıyor - Fizik Dünyası

Zaman Damgası: 8 Aralık 2023 6:16

Mavi gökyüzü ve bulutlar
Gökyüzü yüksek: Yeni araştırmalar, stratosferdeki yüksek karbondioksit seviyelerinin küresel ısınmaya nasıl katkıda bulunduğuna ışık tuttu. (Nezaket: iStock/magann)

ABD'deki araştırmacılar, atmosferdeki karbondioksit miktarının iki katına çıkmasının iklim üzerindeki etkisinin, karbondioksit seviyeleri yükseldikçe daha belirgin hale geldiğini gösterdi. Dünyanın radyasyon bütçesine ilişkin daha önceki tahminlerde dikkate alınmayan bu etki, iklimin artan karbondioksite duyarlılığına ilişkin tahminler arasındaki farklılığın yaklaşık yarısını açıklıyor. Aynı zamanda jeomühendisliğe potansiyel yeni bir yaklaşım önermektedir.

Dünyanın yüzeyi güneş ışınımıyla ısınır ve kızılötesi ışınımı uzaya geri yayar. Bununla birlikte, bu kızılötesi radyasyonun çoğu, atmosferin alt kısmındaki (troposfer) karbondioksit ve diğer gazlar tarafından emilir. Bu, seranın camına benzer şekilde ısıyı hapseder. Bu sera etkisi olmasaydı, Dünya sıvı su için yeterince sıcak olmazdı ve yaşamı destekleyemezdi.

Son iki yüzyıldır insan faaliyetleri atmosferdeki karbondioksit miktarını artırıyor; sera etkisini artırıyor ve Dünya yüzeyi ile troposferi ısıtıyor.

Stratosferik etkiler

Ancak bu açıklama basitleştirmedir. Dünya yüzeyinin yaklaşık 8-15 km yukarısında tropopoz bulunur ve bunun üzerinde stratosfer bulunur. Stratosfer aynı zamanda gelen güneş ışınımını da emer ve çoğu uzaya geri dönen kızılötesi dalga boylarında enerjiyi yeniden yayar. Stratosferin ana ısı kaynağı yukarıdan olduğundan, en üst kısım en sıcaktır.

Atmosfer bilimci şöyle açıklıyor: "Troposfer türbülanslı ısı akışlarıyla yüzeye bağlıyken, stratosferdeki tek ısı değişimi radyasyon yoluyla gerçekleşir" Brian Soden Florida'daki Miami Üniversitesi'nden. "Karbondioksit eklediğimizde kızılötesi dalga boylarındaki emisyonu arttırıyoruz, bu da stratosferin daha fazla radyasyon yaymak istemesine neden oluyor." Artan karbondioksitin "ışımasal zorlaması" hesaplanırken bunun da dahil edilmesi gerekir; bu, bir artışın Dünya'nın ışınımsal enerji dengesini ne kadar bozduğunun bir ölçüsüdür.

Radyatif zorlama, Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından yapılan iklim tahminlerinde önemli bir parametredir, ancak doğruluğu son 30 yıldır önemli ölçüde sorgulanmıştır. Örneğin, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonunun iki katına çıkmasından kaynaklanan ışınımsal zorlama konusunda farklı modeller %50'ye varan oranda fikir ayrılığına düştü. Şimdi Soden ve meslektaşları, şimdiye kadar açıklanamayan bu tutarsızlığın önemli bir kısmını açıklayabileceklerine inanıyorlar.

Sanayi öncesi koşullar

"Karbon dioksitten kaynaklanan ışınımsal zorlamaya ilişkin önceki hesaplamaların neredeyse tamamı, örneğin sanayi öncesi koşullardan sıcaklık profillerinin klimatolojisini alırdı - yani küresel bir sıcaklık ve nem dağılımına ve 280 ppm karbondioksite sahip olurdunuz - ve bunu tekrarlardınız. hesaplama, ancak 280 ppm yerine bunu iki katına çıkarırsınız” diye açıklıyor Soden. "Bunu bir aralıkla bile yapabilirsiniz: Karbondioksitten kaynaklanan zorlamanın doğrusal olarak değil, logaritmayla 1 ppm'den 10,000 ppm'e kadar arttığını biliyoruz... Ancak tüm bu hesaplamalar aynı klimatolojiyi varsayıyor ve bu noktada bir kopukluk oluştu. : 10 ppm için 100 ppm veya 1000 ppm ile aynı sıcaklık ve nem profillerini bekleyemezsiniz.” Bu nedenle araştırmacılar, atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu arttıkça ışınımsal zorlamanın nasıl değişeceğine dair modeller geliştirdiler.

Geçmişi 1960'larda antropojenik iklim değişikliğine ilişkin ilk ayrıntılı tahminlere kadar uzanan ve deneysel olarak doğrulanan mantık dışı bir tahmin, stratosferin soğumasının nedeni, artan karbon dioksitin emisyonunu arttırması ve uzaya daha fazla ısı kaybetmesine neden olmasıdır. Eş zamanlı olarak, troposferin alt kısmında daha az ısı açığa çıkıyor çünkü artan karbondioksit, daha fazla kızılötesi radyasyonu hapsediyor.

"Emissiviteyi artırdığınızda, ışınım dengesinde kalması için (stratosferin) sıcaklığını düşürmeniz gerekir." Bu soğuma, daha yüksek karbondioksit konsantrasyonlarında sıcaklığın daha da düşmesi ve Dünya'nın ısıyı yaymasının daha zor hale gelmesi anlamına geliyor. Bu nedenle karbondioksitin ışınımsal zorlaması giderek artıyor. Her ilave karbondioksit girişi  dolayısıyla daha büyük bir zorlama etkisine sahiptir.

Bu mantığı takip eden araştırmacılar artık jeomühendislik için yeni fikirler arıyorlar. Önceki çalışmalar, güneş ışığını uzaya geri yansıtan aerosollerin kullanımına odaklanmıştı: "Bu çalışmada, [stratosferi] ısıtmak ve daha az karbondioksit zorlamasına yol açmak için emici aerosoller kullanmayı öneriyoruz" diyor Haozhe HeSoden'in doktora öğrencisi olarak çalışmayı yürüten ve şu anda Princeton Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olarak görev yapan Dr. Bu fikir, dramatik troposferik soğumaya neden olan Pinatubo Dağı'nın 1991 patlamasına, sülfat aerosollerinden kaynaklanan stratosferik ısınmanın eşlik ettiği gerçeğiyle desteklenmektedir.

"Bu, iklim topluluğu için çok önemli bir [sonuç]; küresel ısınmayı tetikleyen süreçleri sadakatle tedavi edip etmediğimize dair büyük bir gizemi çözüyor" diyor William Collins ABD'deki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndan, IPCC Altıncı Değerlendirmesi'nin koordinatör baş yazarı. “[Soden ve meslektaşlarının] gösterdiği şey, iklim topluluğunun onlarca yıldır şüphelendiğimizden çok daha iyi bir iş çıkardığıdır. Modeller başından beri doğruydu, biz onları yanlış şekilde test ediyorduk. Her zaman düşündüğümüzden daha iyi bir cevap üretiyorlardı.”

Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Bilim.

Zaman Damgası:

Den fazla Fizik dünyası