Przerzedzenie chmury Cirrus

Chmury Cirrus łączą się w chmury Cirrocumulus

Przerzedzenie chmur Cirrus (CCT) to proponowana forma inżynierii klimatycznej . Cirrus to bardzo zimny lód, który podobnie jak inne chmury zarówno odbija światło słoneczne , jak i pochłania ocieplające promieniowanie podczerwone . Różnią się one jednak od innych rodzajów chmur tym, że średnio absorpcja podczerwieni przewyższa odbicie światła słonecznego, co skutkuje efektem ocieplenia netto klimatu. Dlatego przerzedzenie lub usunięcie tych chmur zmniejszyłoby ich zdolność do zatrzymywania ciepła, co spowodowałoby efekt ochłodzenia klimatu Ziemi . Może to być potencjalne narzędzie do ograniczenia antropogenicznego globalnego ocieplenia . Przerzedzanie chmur Cirrus to alternatywna kategoria inżynierii klimatycznej, obok zarządzania promieniowaniem słonecznym i usuwania gazów cieplarnianych .

W 2021 roku IPCC opisał CCT jako propozycję „zmniejszenia ilości chmur pierzastych poprzez wstrzykiwanie substancji zarodkujących lód w górnej troposferze”. Zgłoszono jednak niską pewność co do chłodzącego efektu CCT ze względu na ograniczone zrozumienie mikrofizyki pierzastych pierzastych, jego interakcji z aerozolami i złożoności strategii wysiewania. CCT może również zwiększyć globalne opady.

Podstawowe zasady

Typowe chmury cirrus mogą być podatne na modyfikacje w celu skrócenia ich żywotności i grubości optycznej , a tym samym ich dodatniego wymuszenia radiacyjnego netto (w przeciwieństwie do typowych niskich, ciepłych chmur ciekłych). Materiał do nasion takich modyfikacji mógłby być dostarczany dronami lub samolotami. Naukowcy są przekonani, że chmury cirrus w górnej troposferze na dużych szerokościach geograficznych powstają w wyniku jednorodnego zamarzania , w wyniku którego powstaje duża liczba małych kryształków lodu . Jeśli do tego środowiska wprowadzono skuteczne jądra lodu , cirrus może zamiast tego powstać w wyniku heterogenicznego zamrażania. Jeśli stężenie jąder lodu jest takie, że wynikowa gęstość cząstek chmury jest mniejsza niż w przypadku naturalnym, cząstki chmury powinny urosnąć z powodu mniejszej konkurencji pary wodnej i osiągnąć wyższe prędkości opadania. Dzięki zaszczepianiu aerozoli kryształki lodu mogą szybko rosnąć i wyczerpywać parę wodną, tłumić zarodkowanie i wszelki wzrost kryształków lodu przez jednorodne zarodkowanie. Efektem netto byłaby zmniejszona grubość optyczna i skrócony czas życia chmur, co pozwoliłoby na emisję większej ilości promieniowania podczerwonego w górnej części atmosfery, gdy cząsteczki lodu osadzają się. Mniej pary wodnej w górnej troposferze i promieniowania podczerwonego w atmosferze w konsekwencji spowodowałoby ochłodzenie klimatu.

Trijodek bizmutu (BiI3) został zaproponowany jako materiał zaszczepiający, ponieważ jest skuteczny jako jądra lodu w temperaturach niższych niż -10°C, nietoksyczny i stosunkowo niedrogi w porównaniu np. z jodkiem srebra . Aerozole do zaszczepiania musiałyby być dodawane regularnie, ponieważ osadzałyby się wraz z dużymi kryształami lodu.

Obecne badania

W przeciwieństwie do technik zarządzania promieniowaniem słonecznym, które byłyby najskuteczniejsze w ciągu dnia na niższych szerokościach geograficznych, przerzedzanie chmur pierzastych byłoby najbardziej skuteczne na dużych szerokościach geograficznych i pod dużymi kątami zenitu Słońca, gdzie stężenie aerozolu w tle jest niskie.

Interakcje chmura-aerozol-klimat, które są ważne dla przerzedzania chmur cirrus, nie są dobrze poznane. Czynniki związane z heterogenicznym procesem zamrażania są niepewne, ponieważ kinetyka wzrostu lodu nie jest dobrze udokumentowana. Prędkości pionowe są niezbędne do aktywacji jąder lodu, ale pozostają niepewne z powodu braku obserwacji. Heterogeniczne zamrażanie może być już powszechne w cirrusach, co może ograniczać potencjał chłodzenia tej techniki. Istnieją znaczne niepewności związane nie tylko z procesami zarodkowania lodu w chmurach pierzastych i frakcją zarodkowania zachodzącą w wyniku heterogenicznego i jednorodnego zamrażania, ale także z jego reprezentacją w modelach klimatycznych. „Przesadzenie” może prowadzić do ocieplenia, w przeciwieństwie do pożądanego ochłodzenia. Kilka badań ocenia potencjał i wykonalność przerzedzania chmur cirrus, a skuteczność tej techniki pozostaje przedmiotem debaty.

Ze względu na brak realistycznego odwzorowania zarodkowania kryształków lodu w modelach systemu ziemskiego, w niektórych badaniach wykorzystano uproszczoną reprezentację przerzedzania chmur pierzastych poprzez zwiększenie prędkości granicznej kryształków lodu poniżej jednorodnego progu zamarzania około -38 ° C.

Powstawanie chmur pierzastych może być spowodowane wtórnymi aerozolami organicznymi, tj. cząstkami wytwarzanymi przez naturalne rośliny.

Niektóre modele zasiewania chmur Cirrus wskazują na znaczne zmniejszenie szkód klimatycznych w wyniku wzrostu emisji CO ₂ .

Zobacz też