Forskargruppen använde data från verkliga molnområden som grund för att skapa deras simulerade representativa molnplåster som fungerade som den allmänna modellen för stratocumulusmoln. Upphovsman:Jacques Descloitres | NASA
Med moln på himlen svalnar dagen, reflektera solljus och skugga marken. Vissa människor har föreslagit att vi använder denna typ av reflekterande effekt för att kyla planeten - en föreställning som kallas solar geoengineering.
Forskare har föreslagit att detta, tillsammans med nuvarande molntäcke, kan sänka globala temperaturer. Dock, reflekterande solljus är inte en process som eliminerar växthusgaser och deras effekter. Vad händer när moln interagerar med höga halter av koldioxid (CO 2 )?
En NASA- och NSF-finansierad studie med bidrag från Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) forskare Colleen Kaul och Kyle Pressel undersöker dessa frågor. Specifikt, de undersöker hur moln interagerar med strålning under olika förhållanden, särskilt ökade halter av växthusgaser.
Forskargruppen, alla vid California Institute of Technology vid den tiden, utvecklat en metod för modellering av moln som kopplar ihop högupplösta simuleringar av stratocumulusmolnen som täcker stora delar av havet med en enkel klimatmodell. Dessa moln är nyckelreflektorer för solstrålning och kvarstår på grund av långvågig strålningskylning, där molntopparna släpper ut energi i form av lågenergi, infraröda ljusvågor.
Långvågskylning är avgörande för att ansluta molnen till den fuktiga luften vid havsytan som matar dem. Dock, denna naturliga process kan störas av höga koncentrationer av växthusgaser, som CO 2 , metan, och lustgas som kan absorbera det infraröda ljuset.
Stratocumulus moln är extremt känsliga för förändringar i infraröd strålning. Upphovsman:Engin_Akyurt | Pixabay
Simulera moln i tropikerna
Forskarna använde en stor virvel simulering, ett sätt att matematiskt modellera atmosfärens rörelse, att exakt representera molndynamiken. De kombinerade det med en etablerad, enkel tropisk klimatmodell som gör att de kan använda stor virvel simulering för att utforska klimatrelaterade frågor.
Forskargruppen använde data från verkliga molnområden som grund för att skapa sin simulerade representativa molnplåster. Denna patch fungerade sedan som den allmänna modellen för stratocumulus moln som kan utsättas för förändrade CO -nivåer 2 , med fokus på att isolera dess effekter på infraröd strålning.
När CO 2 nivåer nådde 1, 700 ppm (mer än fyrdubblade dagens nivåer) blev de simulerade molnen för instabila och försvann. Efter det, även om CO 2 nivå sjönk under instabilitetströskeln, molnen reformerade inte, visar en vändpunkt i atmosfären där stratocumulusmoln inte längre stabilt kan existera.
När molnen är borta, det modellerade klimatet värms snabbt och dramatiskt. I ett extremt scenario där nuvarande uppvärmningstrender fortsätter i över ett sekel, globalt CO 2 nivåer kan nå tillräckligt högt för att sprida stratocumulusmoln och orsaka tropisk havstemperatur - en proxy för den totala uppvärmningen - att öka med 5 ° C.
Att hålla temperaturen låg är komplicerat
Detta indikerar att stratocumulusmoln är extremt känsliga för förändringar i långvågig infraröd strålning. Molnens tendens att försvinna med höga halter av CO 2 indikerar att solenergiingenjör inte är ett felsäkert alternativ för att kyla planeten. Det kan fungera att köpa lite extra tid, men efter en viss tid kunde klimatet snabbt värmas upp utan ytterligare ansträngningar för att minska utsläppen.
Forskare som utforskar de komplexa interaktioner som styr den naturliga världen har många överväganden att tänka på. Modeller som gör det möjligt att utforska olika aspekter av jordsystemet kommer att vara nyckeln till att förstå de potentiella konsekvenserna av en plan.
