Затенение Земли аэрозолями не спасет от потери слоисто-кучевых облаков
Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Традиционный подход борьбы с антропогенным изменением климата предполагает радикальное сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу путем перехода к зеленой энергетике. Этот способ требует огромных ресурсов, но самое главное, что ветряные и солнечные электростанции не обеспечивают стабильный выход энергии, и их приходится дополнять массивными накопителями.
В качестве альтернативы полному переходу на возобновляемые источники энергии можно снизить температуру Земли за счет уменьшения количества поступающего солнечного тепла. Астроинженерные конструкции, вроде огромного солнечного зонтика, человечеству пока недоступны, но вместо этого можно, например, распылить в стратосфере сульфатный аэрозоль, который будет отражать свет.
Проблема в том, что углекислый газ мешает не только охлаждению Земли в целом, но и облаков самих по себе. В частности, от этого зависит существование субтропических слоисто-кучевых облаков, которые отражают солнечный свет и снижают температуру поверхности океана примерно на восемь градусов по сравнению с тем, если их заменить рассеянными облаками.
Тапио Шнайдер (Tapio Schneider) из Калифорнийского технологического института и его коллеги решили оценить, поможет ли затенение Земли аэрозолями скомпенсировать потерю слоисто-кучевых облаков. Для этого они модифицировали атмосферную Модель общей циркуляции (GCM), сделав основной упор в расчетах на динамику облаков в малом масштабе, и взяв данные о реальном поведении атмосферы.
Симуляция воспроизводила участок размером в 4,8 квадратных километра в субтропическом океане, похожий на районы неподалеку от побережий Калифорнии, Перу или Намбии, где регулярно образуются слоисто-кучевые облака. Моделируемый регион связан с внешним миром двумя путями: через теплообмен с океаном и через ветра с остальной атмосферой. Ученые считают, что этой модели можно доверять, поскольку при вводе в нее современных климатических параметров симулированная облачность получается очень похожа на реальную.
Далее исследователи начали повышать долю углекислого газа в воздухе, одновременно снижая инсоляцию, что должно воспроизводить эффект аэрозолей. Мощность солнечного излучения сокращалась на 3,7 ватта на квадратный метр при удвоении доли углекислого газа. При ее концентрации в 800 ppm (частиц на миллион) — в два раза выше настоящей — площадь облачного покрова не изменилась, а температура океана выросла на 1,2-1,5 градуса в зависимости от широты. Это примерно в два раз меньшее изменение температуры, чем в симуляциях без аэрозоди.
Слоисто-кучевые облака стали чуть тоньше, но этот эффект был целиком вызван парниковыми газами, а не снижением испарения из-за уменьшенной инсоляции. Полностью эти облака разрушаются при концентрациях от 1800 ppm, что приводит к повышению температуры океана на пять-семь градусов. Это меньше, чем без использования аэрозоли, но все равно критично для экосистемы. Таким образом, исследователи заключили, что аэрозольное затенение Земли, хотя и может помощь борьбе с глобальным потеплением, не дает от него абсолютную защиту, поскольку не способно скомпенсировать косвенное воздействие углекислого газа на температурный баланс Земли.