Истончение перистых облаков - Cirrus cloud thinning - Wikipedia

Перистые облака сливаются с перисто-кучевыми облаками

Истончение перистых облаков это предлагаемая форма климатическая инженерия. Перистые облака высокий холодный лед, который, как и другие облака, оба отражают Солнечный свет и впитывают потепление инфракрасная радиация. Однако они отличаются от других типов облаков тем, что в среднем поглощение инфракрасного излучения превышает отражение солнечного света, что приводит к общему потеплению климата.[1] Следовательно, уменьшение толщины или удаление этих облаков снизит их способность удерживать тепло, что приведет к охлаждающему эффекту на Земле. климат. Это может быть потенциальным инструментом для снижения антропогенный глобальное потепление.[2] Истончение перистых облаков является альтернативной категорией климатической инженерии, помимо управление солнечным излучением и удаление парниковых газов.

Основные принципы

Типичные перистые облака могут быть подвержены модификации для сокращения их срока службы и оптическая толщина, и, следовательно, их чистые положительные радиационное воздействие (в отличие от типичных низких теплых жидких облаков). Материал для посева такой модификации может быть доставлен через дроны или самолетом. Ученые считают, что перистые облака в высоком широта верхний тропосфера образованы однородными замораживание, что приводит к большому количеству мелких кристаллы льда. Если эффективно ледяные ядра были введены в эту среду, циррусы могут образоваться в результате гетерогенного замораживания. Если концентрация ядер льда засевается таким образом, что результирующая плотность частиц облака меньше, чем в естественном случае, частицы облака должны вырасти больше из-за меньшей конкуренции водяного пара и достигнуть более высоких скоростей осаждения. Посев с помощью аэрозоли кристаллы льда могли быстро расти и истощать водяной пар, подавлять зародышеобразование и любой рост кристаллов льда путем гомогенного зарождения. Итоговым эффектом будет уменьшение оптической толщины и сокращение срока службы облаков, что позволит испускать больше инфракрасного излучения в верхних слоях атмосферы по мере осаждения частиц льда.[3] Следовательно, меньшее количество водяного пара в верхних слоях тропосферы и инфракрасное излучение в атмосфере могло бы охладить климат.

Трийодид висмута (BiI3) был предложен в качестве затравочного материала, так как он эффективен в качестве зародышей льда при температурах ниже -10 ° C,[2] нетоксичный и относительно недорогой по сравнению, например, с йодид серебра.[4] Посевные аэрозоли необходимо будет добавлять регулярно, поскольку они будут осаждаться вместе с большими кристаллами льда.

Текущее исследование

В отличие от методов управления солнечным излучением, которые были бы наиболее эффективными в дневное время в более низких широтах, уменьшение толщины перистых облаков было бы наиболее эффективным в высоких широтах и ​​высоких зенитных углах Солнца, где фоновые концентрации аэрозоля низкие.[5]

Взаимодействие облаков, аэрозолей и климата, важное для истончения перистых облаков, до конца не изучено. Факторы, связанные с гетерогенным процессом замораживания, не определены, так как кинетика роста льда недостаточно документирована. Вертикальные скорости важны для активации ледяных ядер, но остаются неопределенными из-за отсутствия наблюдений. Неоднородное замораживание уже может быть обычным явлением у циррусов,[6] что может ограничить охлаждающий потенциал техники. Существуют значительные неопределенности, связанные не только с процессами зарождения льда в перистых облаках и долей зародышеобразования, происходящей в результате гетерогенного и гомогенного замерзания, но и с его отображением в климатических моделях. «Чрезмерный посев» может привести к потеплению, а не к желаемому охлаждению.[7] Несколько исследований оценивают потенциал и жизнеспособность истончения перистых облаков, и эффективность этого метода остается предметом дискуссий.[8][9][10]

Из-за отсутствия реалистичного представления зарождения кристаллов льда в моделях системы Земля в некоторых исследованиях использовалось упрощенное представление утонения перистых облаков путем увеличения конечной скорости кристаллов льда ниже порога однородного замерзания, составляющего около -38 ° C.[11][12][13][14][15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ли, Джунсук; Ян, Пинг; Десслер, Эндрю Э .; Гао, Бо-Кай; Платник, Стивен (декабрь 2009 г.). "Распространение и радиационное воздействие тонких тропических перистых облаков". Журнал атмосферных наук. 66 (12): 3721–3731. Дои:10.1175 / 2009JAS3183.1.
  2. ^ а б Митчелл, Дэвид Л .; Финнеган, Уильям (2009). «Модификация перистых облаков для уменьшения глобального потепления». Письма об экологических исследованиях. 4 (4): 045102. Дои:10.1088/1748-9326/4/4/045102.
  3. ^ Стрелвмо, Трюде; Кристьянссон, Йон Эгилл; Мури, Элен; Пфеффер, Мелисса; Бараона, Донифан; Ненес, Афанасий (15 января 2013 г.). «Посев перистых облаков может охладить климат». Письма о геофизических исследованиях. 40 (1): 178–182. Bibcode:2013GeoRL..40..178S. Дои:10.1029 / 2012GL054201. HDL:10852/59810.
  4. ^ Pruppacher, Hans R .; Клетт, Джеймс Д. (1997). Микрофизика облаков и осадков (2-е изд. И доп. Ред.). Дордрехт: Kluwer Academic. ISBN  978-0-306-48100-0.
  5. ^ Сторельвмо, Т .; Хергер, Н. (16 марта 2014 г.). «Восприимчивость перистых облаков к инжекции ядер льда в верхнюю тропосферу». Журнал геофизических исследований: атмосферы. 119 (5): 2375–2389. Дои:10.1002 / 2013JD020816.
  6. ^ Cziczo, D. J .; Froyd, K. D .; Hoose, C .; Дженсен, Э. Дж .; Diao, M .; Зондло, М. А .; Smith, J. B .; Twohy, C.H .; Мерфи, Д. М. (9 мая 2013 г.). «Выяснение основных источников и механизмов образования перистых облаков». Наука. 340 (6138): 1320–1324. Дои:10.1126 / наука.1234145. HDL:1721.1/87714. PMID  23661645.
  7. ^ Сторельвмо, Т .; Kristjansson, J.E .; Muri, H .; Pfeffer, M .; Barahona, D .; Ненес, А. (16 января 2013 г.). «Посев перистых облаков может охладить климат» (PDF). Письма о геофизических исследованиях. 40 (1): 178–182. Bibcode:2013GeoRL..40..178S. Дои:10.1029 / 2012GL054201. HDL:10852/59810.
  8. ^ Пеннер, Джойс Э .; Чжоу, Ченг; Лю, Сяохун (28 октября 2015 г.). «Можно ли использовать засева перистых облаков для геоинженерии?». Письма о геофизических исследованиях. 42 (20): 8775–8782. Дои:10.1002 / 2015GL065992.
  9. ^ Гаспарини, Блаж; Ломанн, Ульрике (16 мая 2016 г.). «Почему посев перистых облаков не может существенно охладить планету». Журнал геофизических исследований: атмосферы. 121 (9): 4877–4893. Дои:10.1002 / 2015JD024666.
  10. ^ Сторельвмо, Т .; Boos, W. R .; Хергер, Н. (17 ноября 2014 г.). «Посев перистых облаков: механизм климатической инженерии с уменьшенными побочными эффектами?». Философские труды Королевского общества A: математические, физические и инженерные науки. 372 (2031): 20140116. Дои:10.1098 / rsta.2014.0116. PMID  25404685.
  11. ^ Muri, H .; Kristjánsson, J. E .; Сторельвмо, Т .; Пфеффер, М.А. (16 апреля 2014 г.). «Климатические эффекты изменения перистых облаков в рамках климатической инженерии» (PDF). Журнал геофизических исследований: атмосферы. 119 (7): 4174–4191. Дои:10.1002 / 2013JD021063.
  12. ^ Кристьянссон, Йон Эгилл; Мури, Элен; Шмидт, Хауке (28 декабря 2015 г.). «Реакция гидрологического цикла на истончение перистых облаков». Письма о геофизических исследованиях. 42 (24): 10, 807–10, 815. Дои:10.1002 / 2015GL066795. HDL:11858 / 00-001M-0000-0029-55C8-3.
  13. ^ Kravitz, B .; Робок, А .; Tilmes, S .; Boucher, O .; English, J. M .; Irvine, P.J .; Jones, A .; Lawrence, M.G .; MacCracken, M .; Muri, H .; Moore, J.C .; Niemeier, U .; Phipps, S.J .; Sillmann, J .; Сторельвмо, Т .; Wang, H .; Ватанабэ, С. (27 октября 2015 г.). «Фаза 6 проекта по взаимному сравнению геоинженерных моделей (GeoMIP6): расчет моделирования и предварительные результаты». Разработка геонаучных моделей. 8 (10): 3379–3392. Дои:10.5194 / gmd-8-3379-2015.
  14. ^ Джексон, Л. С .; Crook, J. A .; Форстер, П. М. (27 июня 2016 г.). «Интенсифицированный гидрологический цикл в моделировании геоинженерии путем утончения перистых облаков с использованием изменений скорости падения ледяных кристаллов». Журнал геофизических исследований: атмосферы. 121 (12): 6822–6840. Дои:10.1002 / 2015JD024304.
  15. ^ Crook, J. A .; Джексон, Л. С .; Osprey, S.M .; Форстер, П. М. (27 сентября 2015 г.). «Сравнение реакции температуры и осадков на различные геоинженерные схемы управления радиацией Земли». Журнал геофизических исследований: атмосферы. 120 (18): 9352–9373. Дои:10.1002 / 2015JD023269.