Hur kan världen bekämpa den fortsatta stigningen i globala temperaturer? Vad sägs om att skugga jorden från en del av solens värme genom att injicera stratosfären med reflekterande aerosoler? Trots allt, vulkaner gör i princip samma sak, om än kort, dramatiska utbrott:När en Vesuv utbrott, det blåser fin aska i atmosfären, där partiklarna kan dröja kvar som ett slags molntäcke, reflektera solstrålning tillbaka till rymden och tillfälligt kyla planeten.

Vissa forskare undersöker förslag för att konstruera liknande effekter, till exempel genom att lansera reflekterande aerosoler i stratosfären - via plan, ballonger, och till och med glimtar - för att blockera solens värme och motverka den globala uppvärmningen. Men sådana solar geoengineering -system, som de är kända, kan ha andra långsiktiga effekter på klimatet.

Nu har forskare vid MIT funnit att geoengineering av solenergi avsevärt skulle förändra extratropiska stormspår-zonerna i de mellersta och höga breddgraderna där stormar bildas året runt och styrs av jetströmmen över haven och land. Extratropiska stormspår ger upphov till extratropiska cykloner, och inte deras tropiska kusiner, orkaner. Styrkan hos extratropiska stormspår bestämmer svårighetsgraden och frekvensen av stormar som nordöstra i USA.

Teamet övervägde ett idealiserat scenario där solstrålning reflekterades tillräckligt för att kompensera den uppvärmning som skulle uppstå om koldioxid skulle fyrdubblas i koncentration. I ett antal globala klimatmodeller enligt detta scenario, styrkan i stormspår på både norra och södra halvklotet försvagades betydligt som svar.

Försvagade stormspår skulle innebära mindre kraftfulla vinterstormar, men laget varnar för att svagare stormspår också leder till stillastående förhållanden, särskilt på sommaren, och mindre vind för att rensa bort luftföroreningar. Förändringar i vindar kan också påverka cirkulationen av havsvatten och, i tur och ordning, stabiliteten hos isskivor.

"Ungefär hälften av världens befolkning bor i de extratropiska regionerna där stormspår dominerar vädret, "säger Charles Gertler, en doktorand vid MIT:s Department of Earth, Atmosfär och planetvetenskap (EAPS). "Våra resultat visar att geoengineering av solceller inte bara kommer att vända klimatförändringarna. I stället det har potentialen i sig att framkalla nya klimatförändringar. "

Gertler och hans kollegor har publicerat sina resultat i veckan i tidningen Geofysiska forskningsbrev . Medförfattare inkluderar EAPS-professor Paul O'Gorman, tillsammans med Ben Kravitz från Indiana State University, John Moore från Beijing Normal University, Steven Phipps från University of Tasmania, och Shingo Watanabe från Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

En inte så solig bild

Forskare har tidigare modellerat hur jordens klimat kan se ut om scenarier för geoengineering av solceller skulle spela ut i en global skala, med blandade resultat. Å ena sidan, sprutning av aerosoler i stratosfären skulle minska inkommande solvärme och, till en viss grad, motverka den uppvärmning som orsakas av koldioxidutsläpp. Å andra sidan, sådan kylning av planeten skulle inte förhindra andra växthusgasinducerade effekter som regionala minskningar av nederbörd och försurning av havet.

Det har också funnits tecken på att avsiktligt minskad solstrålning skulle minska temperaturskillnaden mellan jordens ekvatorn och polerna eller, i klimatspråk, försvaga planetens meridionala temperaturgradient, kyla ekvatorn medan polerna fortsätter att värma. Denna sista konsekvens var särskilt intressant för Gertler och O'Gorman.

"Stormspår matar av meridionala temperaturgradienter, och stormspår är intressanta eftersom de hjälper oss att förstå extrema väderförhållanden, "Säger Gertler." Så vi var intresserade av hur geoengineering påverkar stormspår. "

Teamet tittade på hur extratropiska stormspår kan förändras under ett scenario med solgeoingenjör som är känt för klimatforskare som experiment G1 av Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP), ett projekt som ger olika geoengineering -scenarier för forskare att köra på klimatmodeller för att bedöma deras olika klimateffekter.

G1 -experimentet förutsätter ett idealiserat scenario där ett solar geoengineering -system blockerar tillräckligt med solstrålning för att motverka den uppvärmning som skulle uppstå om koldioxidhalterna skulle fyrdubblas.

Forskarna använde resultat från olika klimatmodeller som körs framåt i tiden under förutsättningarna för G1 -experimentet. De använde också resultat från ett mer sofistikerat geoengineering -scenario med fördubbling av koldioxidkoncentrationer och aerosoler injicerade i stratosfären på mer än en latitud. I varje modell registrerade de den dagliga förändringen av lufttrycket vid havsnivåstryck på olika platser längs stormspåren. Dessa förändringar återspeglar stormens passage och mäter ett stormbanas energi.

"Om vi ​​tittar på variationen i havsnivåtryck, vi har en känsla av hur ofta och hur starkt cykloner passerar över varje område, "Förklarar Gertler." Vi genomsnittar sedan variansen över hela den extratropiska regionen, för att få ett medelvärde av stormspårstyrka för norra och södra halvklotet. "

En ofullkomlig motvikt

Deras resultat, över klimatmodeller, visade att solar geoengineering skulle försvaga stormspår på både norra och södra halvklotet. Beroende på vilket scenario de övervägde, stormbanan på norra halvklotet skulle vara 5 till 17% svagare än den är idag.

"Ett försvagat stormspår, på båda halvklotet, skulle innebära svagare vinterstormar men också leda till mer stillastående väder, som kan påverka värmeböljor, "Säger Gertler." Under alla årstider, detta kan påverka ventilation av luftföroreningar. Det kan också bidra till en försvagning av den hydrologiska cykeln, med regionala minskningar av nederbörd. Det här är inga bra förändringar, jämfört med ett baslinje som vi är vana vid. "

Forskarna var nyfikna på att se hur samma stormspår skulle reagera på bara den globala uppvärmningen ensam, utan tillägg av social geoengineering, så de körde klimatmodellerna igen under flera uppvärmningsscenarier. Förvånande, de fann att på norra halvklotet, global uppvärmning skulle också försvaga stormspår, i samma omfattning som med tillägg av solenergiingenjörer. Detta föreslår solgeoingenjör, och ansträngningar att kyla jorden genom att minska inkommande värme, skulle inte göra mycket för att förändra den globala uppvärmningens effekter, åtminstone på stormspår - ett förvirrande resultat som forskarna är osäkra på hur de ska förklara.

På södra halvklotet, det finns en lite annan historia. De fann att den globala uppvärmningen ensam skulle stärka stormspåren där, Tillägget av solenergiingenjörer skulle förhindra denna förstärkning, och ännu längre, skulle försvaga stormspåren där.

"På södra halvklotet, vindar driver havets cirkulation, vilket i sin tur kan påverka upptag av koldioxid, och stabiliteten på den ishavsantarktiska delen av Antarktis, "Tillägger O'Gorman." Så hur stormspår förändras över södra halvklotet är ganska viktigt. "

Teamet observerade också att försvagningen av stormspår var starkt korrelerad med förändringar i temperatur och luftfuktighet. Specifikt, klimatmodellerna visade att som svar på minskad inkommande solstrålning, ekvatorn svalnade avsevärt när polerna fortsatte att värma. Denna reducerade temperaturgradient verkar vara tillräcklig för att förklara de försvagade stormspåren - ett resultat som gruppen är den första som demonstrerade.

"Detta arbete belyser att solenergiingenjör inte vänder klimatförändringar, men ersätter en klimatstat utan motstycke med en annan, "Säger Gertler." Att reflektera solljus är inte en perfekt motvikt till växthuseffekten. "

Tillägger O'Gorman:"Det finns flera skäl att undvika att göra detta, och istället för att minska utsläppen av koldioxid ₂ och andra växthusgaser. "

Denna artikel publiceras på nytt med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT -forskning, innovation och undervisning.