Global dæmpning - Global dimming
| Del af en serie om |
| Forurening |
|---|
 |
Global dæmpning er reduktionen i mængden af global direkte bestråling på jordoverfladen, der er blevet observeret siden systematiske målinger begyndte i 1950'erne. Effekten varierer efter sted, men på verdensplan er det blevet anslået til at være i størrelsesordenen 4–20% reduktion. Efter at have diskonteret en anomali forårsaget af udbruddet af Pinatubo -bjerget i 1991 , er der imidlertid observeret en meget lille vending i den samlede tendens.
Global dæmpning menes at have været forårsaget af en stigning i partikler eller aerosoler, såsom sulfat -aerosoler i atmosfæren på grund af menneskelig handling. Det har forstyrret den hydrologiske cyklus ved at reducere fordampning og kan have reduceret nedbør i nogle områder. Global dæmpning er blevet tilskrevet som den ledende faktor i den etiopiske hungersnød i 1984 ved at reducere opvarmning i troperne, der driver den årlige monsun eller vådsæson .
Årsager
Det menes, at den globale dimming skyldes sandsynligvis den øgede tilstedeværelse af aerosolpartikler partikler i jordens atmosfære , forårsaget af forurening , støv eller vulkanudbrud . Aerosoler og andre partikler absorberer solenergi og reflekterer sollys tilbage i rummet. Forurenende stoffer kan også blive kerner for skydråber. Vanddråber i skyer samles omkring partiklerne. Øget forurening forårsager flere partikler og skaber derved skyer, der består af et større antal mindre dråber (det vil sige, at den samme mængde vand spredes over flere dråber). De mindre dråber gør skyer mere reflekterende , så mere indgående sollys reflekteres tilbage i rummet og mindre når jordens overflade. Den samme effekt afspejler også stråling nedenfra og fanger den i den lavere atmosfære. I modeller reducerer disse mindre dråber også nedbør.
Skyer opfanger både varme fra solen og varme, der udstråles fra Jorden. Deres virkninger er komplekse og varierer i tid, placering og højde. Normalt i dagtimerne dominerer normalt aflytningen af sollys, hvilket giver en kølende effekt; om natten bremser genstrålingen af varme til Jorden imidlertid Jordens varmetab.
Den ufuldstændige forbrænding af fossile brændstoffer (såsom diesel ) og træ frigiver sort kulstof i luften. Selvom sort kulstof, hvoraf de fleste er sod , er en ekstremt lille komponent i luftforurening på landoverfladen, har fænomenet en betydelig opvarmningseffekt på atmosfæren i højder over to kilometer (6.562 fod). Det dæmper også overfladen af havet ved at absorbere solstråling.
Eksperimenter på Maldiverne (sammenligning af atmosfæren over de nordlige og sydlige øer) i 1990'erne viste, at effekten af makroskopiske forurenende stoffer i atmosfæren på det tidspunkt (blæst syd fra Indien ) forårsagede omkring en 10% reduktion i sollys, der nåede overfladen i område under den asiatiske brune sky - en meget større reduktion end forventet fra tilstedeværelsen af selve partiklerne. Forud for forskning, der udføres, forudsigelser var af en 0,5-1% virkning fra partikulært stof; variationen fra forudsigelse kan forklares ved skydannelse med partiklerne, der fungerer som fokus for dråbeoprettelse.
Fænomenet, der ligger til grund for global dæmpning, kan også have regionale effekter. Mens det meste af jorden er blevet varmere, er de regioner, der er på vej fra store kilder til luftforurening (især svovldioxidemissioner) generelt afkølet. Dette kan forklare afkøling af det østlige USA i forhold til den opvarmende vestlige del.
Nogle undersøgelser viser imidlertid, at sort kulstof vil øge den globale opvarmning, idet det kun er næst efter CO 2 . De tror, at sod vil absorbere solenergi og transportere det til andre områder, f.eks. Himalaya, hvor der opstår issmeltning. Det kan også mørkere arktisk is, hvilket reducerer refleksivitet og øger absorptionen af solstråling.
Luftbåren vulkansk aske kan reflektere solens stråler tilbage i rummet og derved bidrage til afkøling af planeten. Dip i jordtemperaturer er blevet observeret efter store vulkanudbrud som f.eks. Agung -bjerget i Bali, der brød ud i 1963, El Chichon (Mexico) 1983, Ruiz (Colombia) 1985 og Pinatubo (Filippinerne) 1991. Men selv for større udbrud er asken skyer forbliver kun i relativt korte perioder. Det er også blevet teoretiseret, at dagens hurtige klimaændringer kan øge vulkansk aktivitet.
Contrails og skyer
En undersøgelse teoretiseret at luftfartøjsoperatører contrails (også kaldet damp stier) er impliceret i regional afkøling, men den konstante strøm af lufttrafik tidligere ment, at dette ikke kunne testes. Den næsten totale nedlukning af den civile lufttrafik i løbet af de tre dage efter angrebene den 11. september 2001 gav en enestående mulighed for at observere klimaet i USA, der ikke var påvirket af contrails. I løbet af denne periode blev der observeret en stigning i daglige temperaturvariationer på 1,1 ° C (1,8 ° F) i nogle dele af USA, dvs. at luftfartøjsindretninger kan have øget nattemperaturerne og/eller sænket dagtemperaturerne med meget mere end tidligere antaget. En opfølgende undersøgelse tilskrev imidlertid cloud-dækning til temperaturændringen. Forfatterne skrev: "Variationerne i højt skydække, herunder contrails og contrail-inducerede cirrusskyer, bidrager svagt til ændringerne i det daglige temperaturområde, som primært styres af skyer, vinde og fugtighed i lavere højde."
Tilbageførsel
Wild et al. , ved hjælp af målinger over land, rapport lysere siden 1990, og Pinker et al. fandt ud af, at let dæmpning fortsatte over land, mens der skete lysning over havet. Over landoverfladen har Wild et al. og Pinker et al. være uenig. En satellitbaseret undersøgelse fra 2007, som NASA støttede, kaster lys over de forvirrende observationer fra andre forskere om, at mængden af sollys, der når Jordens overflade, har været støt faldende i de seneste årtier, begyndte at vende omkring 1990. Denne omstilling fra en "global dæmpning" -tendens til en "lysende" tendens skete, ligesom de globale aerosolniveauer begyndte at falde.
Det er sandsynligt, at i det mindste en del af denne ændring, især i Europa, skyldes fald i luftforureningen. De fleste regeringer i udviklede lande har taget skridt til at reducere aerosoler, der frigives til atmosfæren, hvilket hjælper med at reducere den globale dæmpning.
Sulfat -aerosoler er faldet betydeligt siden 1970 med Clean Air Act i USA og lignende politikker i Europa. Clean Air Act blev forstærket i 1977 og 1990. Ifølge EPA faldt de samlede emissioner fra de seks vigtigste luftforurenende stoffer, herunder PM'er , fra 1970 til 2005 med 53% i USA. I 1975 begyndte de maskerede virkninger af fangede drivhusgasser endelig at dukke op og har domineret lige siden.
The Baseline Surface Radiation Network (BSRN) har indsamlet overflademålinger. BSRN blev startet i begyndelsen af 1990'erne og opdaterede arkiverne i denne tid. Analyse af nylige data afslører, at planetens overflade er lysnet med omkring 4% i det sidste årti. Den lysende tendens bekræftes af andre data, herunder satellitanalyser.
Forholdet til global opvarmning
Nogle forskere mener nu, at virkningerne af global dæmpning markant har afdækket virkningen af global opvarmning, og at løsning af global dæmpning derfor kan føre til stigninger i fremtidig temperaturstigning. Ifølge Beate Liepert, "levede vi i en global opvarmning plus en global dæmpningsverden, og nu tager vi global dæmpning ud. Så vi ender med den globale opvarmningsverden, som vil være meget værre, end vi troede, det ville være, meget varmere . " Omfanget af denne maskeringseffekt er et af de centrale problemer i de nuværende klimaændringer med betydelige konsekvenser for fremtidige klimaændringer og politiske reaktioner på global opvarmning.
Interaktioner mellem de to teorier om klimamodifikation er også undersøgt, da global opvarmning og global dæmpning hverken er gensidigt udelukkende eller modstridende. I et papir, der blev offentliggjort den 8. marts 2005 i American Geophysical Unions Geophysical Research Letters, viste et forskerhold ledet af Anastasia Romanou fra Columbia University's Department of Applied Physics and Mathematics, New York, også, at de tilsyneladende modstridende kræfter ved global opvarmning og global dæmpning kan forekomme på samme tid. Global dæmpning interagerer med global opvarmning ved at blokere sollys, der ellers ville forårsage fordampning og partiklerne binder sig til vanddråber. Vanddamp er den største drivhusgas. På den anden side påvirkes global dæmpning af fordampning og regn. Regn har den virkning at rense forurenet himmel.
Brune skyer har vist sig at forstærke den globale opvarmning ifølge Veerabhadran Ramanathan, en atmosfærisk kemiker ved Scripps Institution of Oceanography i La Jolla, Californien. "Den konventionelle tankegang er, at brune skyer har dækket hele 50 procent af den globale opvarmning af drivhusgasser gennem såkaldt global dæmpning ... Selvom det er sandt globalt, afslører denne undersøgelse, at sodpartiklerne i Syd- og Østasien de brune skyer forstærker faktisk den atmosfæriske opvarmningstendens forårsaget af drivhusgasser med så meget som 50 procent. "
Nogle forskere har foreslået at bruge aerosoler til at afværge virkningerne af global opvarmning som en nødsituation inden for geoingeniørarbejde . I 1974 foreslog Mikhail Budyko , at hvis global opvarmning blev et problem, kunne planeten afkøles ved at brænde svovl i stratosfæren, hvilket ville skabe en dis. En stigning i planetarisk albedo på kun 0,5 procent er tilstrækkelig til at halvere effekten af en CO 2 -fordobling.
Den enkleste løsning ville være blot at udsende flere sulfater, som ville ende i troposfæren - den laveste del af atmosfæren. Hvis dette blev gjort, ville Jorden stadig stå over for mange problemer, såsom:
- Brug af sulfater forårsager miljøproblemer såsom sur regn
- Brug af carbon black forårsager menneskelige sundhedsproblemer
- Dæmpning forårsager økologiske problemer såsom ændringer i fordampning og nedbørsmønstre
- Tørke og/eller øget nedbør forårsager problemer for landbruget
- Aerosol har en relativt kort levetid
Den anbefalede løsning er transport af sulfater til det næste højere lag af atmosfæren - stratosfæren . Aerosoler i stratosfæren sidste år i stedet for uger - så kun en relativt mindre (omend stadig stor) mængde sulfatemissioner ville være nødvendig, og bivirkninger ville være mindre. Dette ville kræve at udvikle en effektiv måde at transportere store mængder gasser ind i stratosfæren, hvoraf mange er blevet foreslået, selvom ingen vides at være effektive eller økonomisk levedygtige.
I et blogindlæg udtalte Gavin Schmidt , at "Ideer om, at vi skal øge aerosolemissionerne for at modvirke global opvarmning, er blevet beskrevet som en ' faustiansk handel ', fordi det ville indebære en stadig større mængde emissioner for at matche den akkumulerede drivhusgas i atmosfære, med stadigt stigende penge- og sundhedsomkostninger. "
Forholdet til den hydrologiske cyklus
Forurening produceret af mennesker kan alvorligt svække Jordens vandcyklus - reducere nedbør og true ferskvandstilførsel. En undersøgelse fra 2001 af forskere ved Scripps Institution of Oceanography tyder på, at små partikler sod og andre forurenende stoffer har en betydelig effekt på den hydrologiske cyklus. Ifølge Veerabhadran Ramanathan , "kommer energien til den hydrologiske cyklus fra sollys. Når sollys opvarmer havet, slipper vand ud i atmosfæren og falder ud som regn. Så da aerosoler skærer ned i sollys i store mængder, kan de snurre ned i det hydrologiske planetens cyklus. "
Store ændringer i vejrmønstre kan også have været forårsaget af global dæmpning. Klimamodeller antyder spekulativt, at denne reduktion i solstråling på overfladen kan have ført til svigtende monsun i Afrika syd for Sahara i 1970'erne og 1980'erne sammen med de dertil knyttede hungersnød såsom Sahel-tørken forårsaget af forureningskøling på den nordlige halvkugle den atlantiske . På grund af dette har det tropiske regnbælte muligvis ikke steget til sine nordlige breddegrader, hvilket forårsager fravær af sæsonbestemt regn. Denne påstand er ikke universelt accepteret og er meget vanskelig at teste. Men en kinesisk undersøgelse fra 2009 med 50 års kontinuerlige data viste, at selvom de fleste dele af det østlige Kina ikke så nogen væsentlig ændring i mængden af vand, som atmosfæren indeholdt, var lette regn faldet. Forskerne modellerede derefter effekten af aerosoler og konkluderede også, at den samlede effekt var, at vanddråber i forurenede tilfælde er op til 50 procent mindre end i uberørt himmel. De konkluderede, at mindre størrelse hæmmer dannelsen af regnskyer, og faldet af let regn er gavnligt for landbruget. Dette var en anden effekt end at reducere solbestråling, men stadig et direkte resultat af tilstedeværelsen af aerosoler.
Undersøgelsen fra 2001 ved forskere ved Scripps Institution of Oceanography konkluderede, at ubalancen mellem global dæmpning og global opvarmning på overfladen fører til svagere turbulente varmefluxer til atmosfæren. Dette betyder globalt reduceret fordampning og derfor forekommer nedbør i en svagere og varmere verden, hvilket i sidste ende kan føre til en mere fugtig atmosfære, hvor det regner mindre.
En naturlig form for stor miljømæssig dæmpningseffekt på udviklingen af tropiske cykloner stammer fra ørkenstøv fra Sahara , når drivende sand og mineralpartikler fyldt med luft bevæger sig over Atlanterhavet . Partiklerne reflekterer og absorberer sollys, mindre solstråler når jordoverfladelag, hvilket resulterer i køligere vand- og landoverfladetemperaturer og også mindre skydannelse, hvilket efterfølgende dæmper udviklingen af orkaner.
Forskning
I slutningen af 1960'erne arbejdede Mikhail Ivanovich Budyko med simple todimensionale energibalance klimamodeller for at undersøge isens reflektivitet . Han fandt ud af, at is -albedo -feedbacken skabte en positiv feedback -loop i Jordens klimasystem. Jo mere sne og is, jo mere solstråling reflekteres tilbage i rummet, og derfor vokser den koldere jord og jo mere sneer den. Andre undersøgelser fandt ud af, at forurening eller vulkanudbrud kunne provokere begyndelsen af en istid.
I 1980'erne fandt Atsumu Ohmura , en geografiforsker ved det schweiziske føderale teknologiske institut , at solstråling, der ramte Jordens overflade, var faldet med mere end 10% i løbet af de tre foregående årtier. Hans fund syntes at modsige den globale opvarmning - den globale temperatur havde generelt været stigende siden 70'erne. Mindre lys, der nåede jorden, syntes at betyde, at det skulle køle af. Dette blev hurtigt fulgt af andre: Viivi Russak i 1990 "Tendenser til solstråling, uklarhed og atmosfærisk gennemsigtighed i løbet af de seneste årtier i Estland" og Beate Liepert i 1994 "Solstråling i Tyskland - Observerede tendenser og en vurdering af deres årsager". Dæmpning er også blevet observeret på steder overalt i det tidligere Sovjetunionen. Gerry Stanhill, der studerede disse fald verden over i mange papirer, opfandt udtrykket "global dæmpning".
Uafhængig forskning i Israel og Holland i slutningen af 1980'erne viste en tilsyneladende reduktion i mængden af sollys på trods af udbredt bevis for, at klimaet blev varmere. Dæmpningshastigheden varierer rundt om i verden, men anslås i gennemsnit til omkring 2-3% pr. Årti. Tendensen vendte i begyndelsen af 1990'erne. Det er vanskeligt at foretage en præcis måling på grund af vanskeligheden ved nøjagtig kalibrering af de anvendte instrumenter og problemet med rumlig dækning. Ikke desto mindre er effekten næsten helt sikkert til stede.
Effekten (2-3%, som ovenfor) skyldes ændringer i Jordens atmosfære; værdien af solstrålingen øverst i atmosfæren har ikke ændret sig med mere end en brøkdel af denne mængde.
Effekten varierer meget over planeten, men estimater af den terrestriske overflades gennemsnitlige værdi er:
- 5,3% (9 W / m 2 ); over 1958–85 (Stanhill og Moreshet, 1992)
- 2%/årti i løbet af 1964–93 (Gilgen et al. , 1998)
- 2,7%/årti (i alt 20 W/m 2 ); op til 2000 (Stanhill og Cohen, 2001)
- 4% over 1961–90 (Liepert 2002)
Bemærk, at disse tal er for den terrestriske overflade og ikke rigtig et globalt gennemsnit. Om dæmpning (eller lysning) skete over havet har været lidt af en ukendt, selvom en specifik måling målte effekter omkring 400 miles (643,7 km) fra Indien over Det Indiske Ocean mod Maldiverne. Regionale effekter dominerer sandsynligvis, men er ikke strengt begrænset til landområdet, og virkningerne vil blive drevet af regional luftcirkulation. En anmeldelse fra 2009 af Wild et al. fundet, at udbredt variation i regionale og tidsvirkninger. Der var soloplysning ud over 2000 på mange stationer i Europa, USA og Korea. Den lysning, der blev set på steder i Antarktis i løbet af 1990'erne, påvirket af at komme sig efter vulkanudbruddet i Mount Pinatubo i 1991, falmer efter 2000. Tendensen til lysning ser også ud til at aftage på steder i Japan. I Kina er der en vis indikation for en fornyet dæmpning efter stabiliseringen i 1990'erne. En fortsættelse af den langvarige dæmpning bemærkes også på stederne i Indien. Samlet set tyder de tilgængelige data på fortsættelse af lysningen efter år 2000 på mange steder, men endnu mindre markant og sammenhængende end i 1990'erne, med flere regioner uden klare ændringer eller fald. Derfor, globalt, drivhus opvarmning efter 2000, kan mindre moduleres ved overfladen solvariationer end i tidligere årtier. De største reduktioner findes på den nordlige halvkugle midt på breddegrader. Synligt lys og infrarød stråling synes at være mest påvirket snarere end den ultraviolette del af spektret.
Se også
- Antropogen sky
- Asiatisk brun sky
- Chemtrail konspirationsteori
- Luftfartens miljøpåvirkning
- Global afkøling
- Atomvinter
- Skibsspor
- Snowball Earth
- Stratosfærisk aerosolinjektion
- Solskinsoptagere