Met wolken in de lucht koelt de dag af, zonlicht weerkaatst en het land in de schaduw stelt. Sommige mensen hebben voorgesteld om dit soort reflecterend effect te gebruiken om de planeet te koelen - een begrip dat bekend staat als zonne-geo-engineering.

Onderzoekers hebben gesuggereerd dat dit, in combinatie met de huidige bewolking, zou de temperatuur op aarde kunnen verlagen. Echter, het reflecteren van zonlicht is geen proces dat broeikasgassen en hun effecten elimineert. Wat gebeurt er als wolken interageren met hoge niveaus van koolstofdioxide (CO ₂ )?

Een door NASA en NSF gefinancierd onderzoek met bijdragen van de Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)-onderzoekers Colleen Kaul en Kyle Pressel onderzoekt deze vragen. specifiek, ze onderzoeken hoe wolken interageren met straling onder verschillende omstandigheden, met name verhoogde niveaus van broeikasgassen.

Het onderzoeksteam, allemaal aan het California Institute of Technology destijds, ontwikkelde een methode voor het modelleren van wolken die simulaties met hoge resolutie koppelt van de stratocumuluswolken die brede delen van de oceaan bedekken met een eenvoudig klimaatmodel. Deze wolken zijn de belangrijkste reflectoren van zonnestraling en blijven bestaan ​​vanwege de afkoeling van de langgolvige straling, waar de toppen van de wolken energie afgeven in de vorm van lage energie, infrarood lichtgolven.

Langegolfkoeling is van cruciaal belang om de wolken te verbinden met de vochtige lucht aan het zeeoppervlak die ze voedt. Echter, dit natuurlijke proces kan verstoord worden door hoge concentraties broeikasgassen, zoals CO ₂ , methaan, en lachgas dat het infrarode licht kan absorberen.

Wolken simuleren in de tropen

De onderzoekers gebruikten een simulatie met grote wervels, een manier om de beweging van de atmosfeer wiskundig te modelleren, om de clouddynamiek nauwkeurig weer te geven. Ze combineerden het met een gevestigde, eenvoudig tropisch klimaatmodel waarmee ze simulatie met grote wervelingen kunnen gebruiken om klimaatgerelateerde vragen te onderzoeken.

Het onderzoeksteam gebruikte gegevens uit echte wolkengebieden als basis voor het maken van hun gesimuleerde representatieve cloudpatch. Deze patch diende vervolgens als algemeen model voor stratocumuluswolken die konden worden onderworpen aan veranderende CO .-niveaus ₂ , met een focus op het isoleren van de effecten ervan op infraroodstraling.

Wanneer CO ₂ niveaus bereikt 1, 700 ppm (meer dan het viervoudige van de huidige niveaus) werden de gesimuleerde wolken te onstabiel en verdwenen. Daarna, zelfs als de CO ₂ niveau gedaald tot onder de instabiliteitsdrempel, de wolken veranderden niet, met een omslagpunt in de atmosfeer waar stratocumuluswolken niet langer stabiel kunnen bestaan.

Zodra de wolken verdwenen zijn, het gemodelleerde klimaat warmt snel en dramatisch op. In een extreem scenario waarin de huidige opwarmingstrends meer dan een eeuw aanhouden, wereldwijde CO ₂ niveaus zouden hoog genoeg kunnen worden om stratocumuluswolken te verdrijven en ervoor te zorgen dat de tropische zee-oppervlaktetemperatuur - een indicatie voor de algehele opwarming - met 5 ° C stijgt.

De temperaturen laag houden is ingewikkeld

Dit geeft aan dat stratocumuluswolken extreem gevoelig zijn voor veranderingen in langgolvige infraroodstraling. De neiging van wolken om te verdwijnen met hoge CO .-niveaus ₂ geeft aan dat zonne-geo-engineering geen faalveilige optie is om de planeet te koelen. Het kan werken om wat extra tijd te kopen, maar na een bepaald punt zou het klimaat snel kunnen opwarmen zonder extra inspanningen om de uitstoot te verminderen.

Onderzoekers die de complexe interacties onderzoeken die de natuurlijke wereld beheersen, hebben veel overwegingen om in gedachten te houden. Modellen die verkenning van verschillende aspecten van het aardse systeem mogelijk maken, zullen de sleutel zijn tot het begrijpen van de mogelijke vertakkingen van elk plan.