Bij voldoende hoge concentraties koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer, De aarde zou een omslagpunt kunnen bereiken waar mariene stratuswolken onstabiel worden en verdwijnen, veroorzaakt een piek in de opwarming van de aarde, volgens een nieuwe modelstudie.

Deze gebeurtenis - die de oppervlaktetemperatuur wereldwijd met ongeveer 8 Kelvin (14 graden Fahrenheit) zou kunnen verhogen - kan plaatsvinden bij CO2-concentraties boven de 1, 200 delen per miljoen (ppm), volgens de studie, die zal worden gepubliceerd door Natuur Geowetenschappen op 25 februari. Ter referentie, de huidige concentratie ligt rond de 410 ppm en stijgt. Als de wereld in het huidige tempo fossiele brandstoffen blijft verbranden, Het CO2-niveau van de aarde zou boven de 1 kunnen stijgen 200 ppm in de volgende eeuw.

"Ik denk en hoop dat technologische veranderingen de koolstofemissies zullen vertragen, zodat we dergelijke hoge CO2-concentraties niet echt bereiken. Maar onze resultaten laten zien dat er gevaarlijke drempels voor klimaatverandering zijn waarvan we ons niet bewust waren, " zegt Caltech's Tapio Schneider, Theodore Y. Wu Professor in Environmental Science and Engineering en senior research scientist bij het Jet Propulsion Laboratory, die Caltech voor NASA beheert. Schneider, de hoofdauteur van de studie, merkt op dat de 1, De drempel van 200 ppm is eerder een ruwe schatting dan een vast getal.

De studie zou kunnen helpen bij het oplossen van een al lang bestaand mysterie in de paleoklimatologie. Geologische gegevens geven aan dat tijdens het Eoceen (ongeveer 50 miljoen jaar geleden), het noordpoolgebied was vorstvrij en de thuisbasis van krokodillen. Echter, volgens bestaande klimaatmodellen, CO2-niveaus zouden boven de 4 moeten stijgen, 000 ppm om de planeet genoeg te verwarmen om het noordpoolgebied zo warm te maken. Dit is meer dan twee keer zo hoog als de waarschijnlijke CO2-concentratie in deze periode. Echter, een opwarmingspiek veroorzaakt door het verlies van stratuswolken zou het uiterlijk van het broeikasklimaat in het Eoceen kunnen verklaren.

Stratuswolkendekken bedekken ongeveer 20 procent van de subtropische oceanen en komen veel voor in de oostelijke delen van die oceanen, bijvoorbeeld, voor de kust van Californië of Peru. De wolken koelen en verduisteren de aarde terwijl ze het zonlicht weerkaatsen dat hen terug in de ruimte raakt. Dat maakt ze belangrijk voor het reguleren van de oppervlaktetemperatuur van de aarde. Het probleem is dat de turbulente luchtbewegingen die deze wolken in stand houden, te klein zijn om op te lossen in mondiale klimaatmodellen.

Om het onvermogen om de wolken op wereldwijde schaal op te lossen te omzeilen, Schneider en zijn co-auteurs, Colleen Kaul en Kyle Pressel van het Pacific Northwest National Laboratory, een kleinschalig model gemaakt van een representatieve atmosferische sectie boven een subtropische oceaan, het simuleren van de wolken en hun turbulente bewegingen over deze oceaan patch op supercomputers. Ze observeerden instabiliteit van de wolkendekken, gevolgd door een piek in de opwarming toen het CO2-niveau boven de 1 kwam. 200 ppm. De onderzoekers ontdekten ook dat zodra de wolkendekken verdwenen, ze verschenen pas weer toen de CO2-niveaus daalden tot niveaus die aanzienlijk lager waren dan waar de instabiliteit voor het eerst optrad.

"Dit onderzoek wijst op een blinde vlek in klimaatmodellering, " zegt Schneider, die momenteel een consortium leidt genaamd de Climate Modeling Alliance (CliMA) in een poging om een ​​nieuw klimaatmodel te bouwen. CliMA zal gegevensassimilatie en machine-learningtools gebruiken om aardobservaties en simulaties met hoge resolutie samen te smelten tot een model dat wolken en andere belangrijke kleinschalige functies beter weergeeft dan bestaande modellen. Het nieuwe model kan onder meer worden gebruikt om nauwkeuriger te bepalen bij welk CO2-niveau de instabiliteit van de wolkendekken optreedt.