Идеи солнечной геоинженерии могут ослабить бури в обоих полушариях, считают ученые.
Как мир может бороться с продолжающимся повышением глобальной температуры? Как насчет того, чтобы защитить Землю от части солнечного тепла, наполнив стратосферу отражающими аэрозолями?
В конце концов, вулканы делают то же самое, хотя и короткими, драматическими вспышками: когда Везувий извергается, он выбрасывает в атмосферу мелкий пепел, где частицы могут задерживаться в виде своего рода облачного покрова, отражая солнечное излучение обратно в космос и временно охлаждая планету.
Некоторые исследователи изучают предложения по созданию подобных эффектов, например, путем запуска отражающих аэрозолей в стратосферу с помощью самолетов, воздушных шаров и даже дирижаблей, чтобы блокировать солнечное тепло и противодействовать глобальному потеплению. Но такие известные схемы солнечной геоинженерии могут иметь и другие долгосрочные последствия для климата.
Теперь ученые из Массачусетского технологического института обнаружили, что солнечная геоинженерия может значительно изменить траектории внетропических штормов - зоны в средних и высоких широтах, где штормы формируются круглый год и направляются струйным течением через океаны и сушу.. Следы внетропических штормов порождают внетропические циклоны, а не их тропические собратья, ураганы. Сила следов внетропических штормов определяет силу и частоту штормов, таких как северо-восточные штормы в Соединенных Штатах.
Команда рассмотрела идеализированный сценарий, в котором солнечная радиация отражается достаточно, чтобы компенсировать потепление, которое произойдет, если концентрация углекислого газа увеличится в четыре раза. В ряде глобальных климатических моделей по этому сценарию сила штормовых траекторий как в северном, так и в южном полушариях в ответ значительно ослабла.
Ослабленные штормовые следы означают менее сильные зимние штормы, но команда предупреждает, что более слабые штормовые следы также приводят к застойным условиям, особенно летом, и меньшему ветру для очистки воздуха от загрязнения. Изменения ветров также могут повлиять на циркуляцию океанских вод и, в свою очередь, на стабильность ледяных щитов.
«Около половины населения мира живет во внетропических регионах, где в погоде преобладают следы штормов», - говорит Чарльз Гертлер, аспирант кафедры наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (EAPS). «Наши результаты показывают, что солнечная геоинженерия не просто обратит вспять изменение климата. Наоборот, он сам по себе может вызвать новые изменения климата».
Гертлер и его коллеги опубликовали свои результаты на этой неделе в журнале Geophysical Research Letters. В число соавторов входят профессор EAPS Пол О'Горман, а также Бен Кравиц из Университета Индианы, Джон Мур из Пекинского педагогического университета, Стивен Фиппс из Университета Тасмании и Шинго Ватанабэ из Японского агентства морских и земных наук и технологий
Не очень солнечная картинка
Ученые ранее моделировали, как мог бы выглядеть климат Земли, если бы сценарии солнечной геоинженерии разыгрывались в глобальном масштабе, с неоднозначными результатами. С одной стороны, распыление аэрозолей в стратосфере уменьшит поступающее солнечное тепло и в некоторой степени противодействует потеплению, вызванному выбросами углекислого газа. С другой стороны, такое охлаждение планеты не предотвратит другие эффекты, вызываемые парниковыми газами, такие как региональное сокращение количества осадков и закисление океана.
Были также признаки того, что преднамеренное снижение солнечной радиации сократит разницу температур между экватором Земли и полюсами или, говоря языком климата, ослабит меридиональный температурный градиент планеты, охлаждая экватор, в то время как полюса продолжают теплый. Последнее последствие особенно заинтриговало Гертлера и О’Гормана.
«Следы штормов основаны на меридиональных температурных градиентах, а следы штормов интересны тем, что помогают нам понять экстремальные погодные условия», - говорит Гертлер. «Поэтому нас интересовало, как геоинженерия влияет на следы штормов».
Команда изучила, как траектории внетропических штормов могут измениться в соответствии со сценарием солнечной геоинженерии, известным ученым-климатологам как эксперимент G1 проекта взаимного сравнения геоинженерных моделей (GeoMIP), который предоставляет ученым различные геоинженерные сценарии. использовать климатические модели для оценки их различных климатических эффектов.
Эксперимент G1 предполагает идеализированный сценарий, в котором схема солнечной геоинженерии блокирует достаточно солнечного излучения, чтобы уравновесить потепление, которое произойдет, если концентрация углекислого газа увеличится в четыре раза.
Исследователи использовали результаты различных климатических моделей, опережающих время в условиях эксперимента G1. Они также использовали результаты более сложного геоинженерного сценария с удвоением концентрации углекислого газа и аэрозолей, выбрасываемых в стратосферу более чем на одной широте. В каждой модели они записывали ежедневные изменения атмосферного давления на уровне моря в различных местах вдоль траекторий штормов. Эти изменения отражают прохождение штормов и измеряют энергию траектории шторма.
«Если мы посмотрим на разницу в давлении на уровне моря, мы получим представление о том, как часто и с какой силой циклоны проходят над каждой областью», - объясняет Гертлер. «Затем мы усредняем дисперсию по всему внетропическому региону, чтобы получить среднее значение силы штормового следа для северного и южного полушарий».
Несовершенный противовес
Их результаты по климатическим моделям показали, что солнечная геоинженерия ослабит следы штормов как в северном, так и в южном полушариях. В зависимости от сценария, который они рассмотрели, траектория шторма в Северном полушарии будет на 5-17 процентов слабее, чем сегодня.
«Слабое течение шторма в обоих полушариях будет означать более слабые зимние штормы, но также приведет к более застойной погоде, которая может повлиять на волны тепла», - говорит Гертлер. «В любое время года это может повлиять на вентиляцию загрязнения воздуха. Это также может способствовать ослаблению гидрологического цикла с региональным сокращением количества осадков. Это не очень хорошие изменения по сравнению с базовым климатом, к которому мы привыкли».
Исследователям было любопытно посмотреть, как те же самые следы штормов будут реагировать только на глобальное потепление без добавления социальной геоинженерии, поэтому они снова запустили климатические модели в нескольких сценариях, учитывающих только потепление. Удивительно, но они обнаружили, что в северном полушарии глобальное потепление также ослабит следы штормов на ту же величину, что и при добавлении солнечной геоинженерии. Это говорит о том, что солнечная геоинженерия и усилия по охлаждению Земли за счет снижения поступающего тепла не сильно изменят последствия глобального потепления, по крайней мере, на следы штормов - загадочный результат, который исследователи не знают, как объяснить.
В Южном полушарии немного другая история. Они обнаружили, что глобальное потепление само по себе укрепит следы штормов, в то время как добавление солнечной геоинженерии предотвратит это усиление и даже ослабит следы штормов.
«В Южном полушарии ветры вызывают циркуляцию океана, что, в свою очередь, может повлиять на поглощение углекислого газа и стабильность антарктического ледяного щита», - добавляет О’Горман. «Поэтому очень важно, как меняются траектории штормов над южным полушарием».
Команда также заметила, что ослабление следов урагана сильно коррелирует с изменениями температуры и влажности. В частности, климатические модели показали, что в ответ на уменьшение приходящей солнечной радиации экватор значительно охладился, а полюса продолжали нагреваться. Этого пониженного температурного градиента, по-видимому, достаточно, чтобы объяснить ослабление следов шторма - результат, который группа продемонстрировала первой.
«Эта работа подчеркивает, что солнечная геоинженерия не обращает вспять изменение климата, а заменяет одно беспрецедентное климатическое состояние другим», - говорит Гертлер. «Отражение солнечного света не является идеальным противовесом парниковому эффекту».
Добавляет О'Горман: «Есть несколько причин, по которым этого следует избегать, а вместо этого способствовать сокращению выбросов CO2 и других парниковых газов».
Это исследование частично финансировалось Национальным научным фондом, НАСА, а также промышленностью и фондами, спонсорами Совместной программы Массачусетского технологического института по науке и политике глобальных изменений.
Перепечатано с разрешения MIT News. Прочтите исходную статью.