Wetenschap
Wetenschappers detailleren onderzoek om de levensvatbaarheid en risico's van het ophelderen van mariene wolken te beoordelen
Terwijl de niveaus van broeikasgassen in de atmosfeer blijven stijgen en de gevolgen van de klimaatverandering duurder worden, verdubbelt de wetenschappelijke gemeenschap de inspanningen om de potentiële risico's en voordelen te onderzoeken van het kunstmatig in de schaduw stellen van het aardoppervlak om de opwarming van de aarde te vertragen.
Marine Cloud Brightening (MCB) is een van de twee belangrijkste methoden voor het modificeren van zonnestraling die worden voorgesteld om de ergste gevolgen van de opwarming van de aarde te compenseren terwijl de decarbonisatie voortschrijdt. MCB-voorstellen omvatten de injectie van zoutnevel in ondiepe zeewolken om deze helderder te maken, waardoor de reflectie van zonlicht wordt vergroot en de hoeveelheid warmte wordt verminderd die door het water eronder wordt geabsorbeerd.
Een groep van 31 vooraanstaande atmosferische wetenschappers biedt nu een consensus-routekaart voor natuurwetenschappelijk onderzoek aan om de kennisbasis op te bouwen die nodig is om de haalbaarheid van MCB-benaderingen te evalueren. Hun routekaart wordt beschreven in een nieuw artikel gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances .
"De belangstelling voor MCB groeit, maar beleidsmakers beschikken momenteel niet over de informatie die ze nodig hebben om beslissingen te nemen over of en wanneer MCB moet worden ingezet", zegt hoofdauteur Graham Feingold, onderzoeker bij NOAA's Chemical Sciences Laboratory.
"De vraag is of we een MCB-onderzoeksprogramma kunnen ontwerpen met behulp van onze huidige modellerings- en observatietools om de haalbaarheid van deze aanpak op mondiale schaal vast te stellen, en zo niet, wat er moet worden gedaan om onszelf in de positie te brengen om dit wel te doen." P>
Het kunstmatig in de schaduw stellen van de planeet zou niets doen om de oorzaak van de klimaatverandering, de door de mens veroorzaakte uitstoot van broeikasgassen, te verminderen, zegt co-auteur Lynn Russell, klimaatwetenschapper bij de Scripps Institution of Oceanography van de Universiteit van Californië in San Diego.
“De recente versnelling van de gevolgen van de opwarming van de aarde betekent dat we niet-ideale back-upplannen moeten overwegen, alleen maar om ons genoeg tijd te geven om de uitstoot van broeikasgassen en de bestaande lasten terug te dringen”, aldus Russell. "Een onderzoeksplan is essentieel voordat we de adoptie van MCB kunnen overwegen, en we moeten tegelijkertijd de natuurwetenschappelijke vragen en de menselijke dimensies aanpakken."
De huidige MCB-voorstellen zijn gebaseerd op zoutwaternevel, die pluimen van zwavelrijke emissies van scheepsstapels of vulkanen zou nabootsen, om de aërosolconcentratie in de lagere mariene atmosfeer te verhogen. Idealiter verdampen de druppeltjes in de zoutwaternevel en produceren fijne deeltjes die door turbulente en convectieve luchtbewegingen naar de wolkenlaag worden gedragen.
Als MCB-technieken consequent wolken kunnen beïnvloeden om meer zonlicht terug naar de ruimte te reflecteren dan vergelijkbare wolken met een lagere druppelconcentratie, dan heeft het de potentie om een effectieve techniek voor het modificeren van zonnestraling te zijn, althans op lokale schaal, zeggen wetenschappers. Dit zou op zijn beurt op lokale schaal enige verkoeling kunnen opleveren.
De studie stelt een substantieel en gericht programma van MCB-onderzoek voor dat laboratoriumstudies, veldexperimenten en cloudmodellering omvat. Als gevolg hiervan zijn nieuwe laboratoriumfaciliteiten nodig om de hiaten in het begrip van microfysische processen in aerosolen en wolken aan te pakken, aangezien maar weinig bestaande laboratoria in staat zijn deze processen aan te pakken.
Langlopende veldexperimenten met behulp van een puntbron op een locatie in de oceaan waar de omstandigheden gunstig zijn, samen met nieuwe waarnemingen en nieuwe modellen zijn nodig om de sproeitechnologie met zoutdeeltjes te testen. Dit zou wetenschappers in staat stellen te bepalen in welke mate zeewater dat nabij het oppervlak wordt uitgestoten, de wolkenbasis zou bereiken onder verschillende omstandigheden.
Onderzoekers kunnen profiteren van bestaande analogen van experimenten met cloud-zaaiing, zoals natuurlijke vulkanische emissies, verbranding van biomassa, uitlaatpluimen van individuele schepen of aangewezen scheepvaartroutes, stedelijke puntbronnen en stedelijke pluimen.
In praktische termen moeten onderzoekers voldoende vertrouwen ontwikkelen dat deeltjes van de juiste grootte kunnen worden gegenereerd en in de wolken kunnen worden afgeleverd, en zodra ze daar zijn, kunnen ze wolkendruppeltjes vormen die het zonlicht efficiënt verstrooien. Ze zouden moeten aantonen dat wolken consistent helderder kunnen worden en over een gebied dat groot genoeg is om de oceaan eronder betekenisvol af te koelen – en dat pogingen om wolken te manipuleren er niet voor zouden zorgen dat de wolken dunner worden of dat er druppels uitregenen, wat voor meer opwarming zou kunnen zorgen.
Wetenschappers zouden verder moeten aantonen dat het oplichten van de wolken meetbaar zou zijn om aan te tonen dat het zou werken zoals bedoeld op mondiaal relevante schaal, of in gevoelige regionale ecosystemen, zoals koraalriffen.
Wolken ontstaan niet allemaal op dezelfde manier:sommige zijn gevoeliger voor aërosolinjecties dan andere. Een wolk die al helder is, met een hoge druppelconcentratie, is veel moeilijker op te helderen dan een piekerige wolk met een lage druppelconcentratie. Hoe een wolk reageert op manipulatiepogingen is op subtiele wijze afhankelijk van het weer en de aërosolomstandigheden op de achtergrond.
Wat de zaken nog ingewikkelder maakt, is dat de optimale deeltjesgrootte en -hoeveelheid waarschijnlijk afhankelijk zijn van de eigenschappen van wolken die kunnen veranderen terwijl ze door de lucht zweven. Dit verklaart de grote variabiliteit in het voorkomen van scheepssporen, zei Feingold.
"We zouden deeltjes van de juiste grootte op de juiste momenten van de dag en seizoenen in ontvankelijke wolken moeten krijgen, en over gebieden die groot genoeg zijn om grote delen van de oceaan te bedekken", zegt Feingold. "Het is een grote uitdaging."
"Voor zover we optimale verhelderende omstandigheden kunnen identificeren, zou een gerichte aanpak van MCB, in plaats van routinematig spuiten onder alle omstandigheden, een grotere kans op succes kunnen hebben," zei Feingold. "Het zou ook het risico kunnen verkleinen van regionale circulatiereacties die de temperatuur en regenval veranderen op een manier die sommigen ten goede komt en anderen kwetsbaar maakt."
Meer in het algemeen benadrukt Feingold opnieuw dat MCB de decarbonisatie niet zou vervangen en de verzuring van de oceanen niet zou verminderen. "Om de mondiale temperaturen te verlagen moet onze hoogste prioriteit het verwijderen van kooldioxide uit de atmosfeer zijn. MCB zou kunnen helpen de ergste gevolgen van de klimaatverandering te verzachten."