Global nedbländning

Global nedbländning är den minskning av mängden global direkt bestrålning på jordens yta som har observerats sedan systematiska mätningar började på 1950-talet. Effekten varierar beroende på plats, men världen över har den uppskattats till en minskning med 4–20 %. Men efter att ha räknat bort en anomali orsakad av vulkanen Pinatubos utbrott 1991, har en mycket liten vändning i den övergripande trenden observerats.

Global dämpning tros ha orsakats av en ökning av partiklar eller aerosoler, såsom sulfataerosoler i atmosfären på grund av mänsklig handling. Det har stört den hydrologiska cykeln genom att minska avdunstning och kan ha minskat nederbörden i vissa områden. Global nedbländning har tillskrivits som den ledande faktorn i hungersnöden i Etiopien 1984 genom att minska uppvärmningen i tropikerna som driver den årliga monsunen eller den våta säsongen .

Orsaker

Ytterligare information: Albedo , irradians , insolation , och antropogent moln

Man tror att global nedbländning förmodligen beror på den ökade närvaron av aerosolpartiklar i jordens atmosfär , orsakad av föroreningar , damm eller vulkanutbrott . Aerosoler och andra partiklar absorberar solenergi och reflekterar solljus tillbaka ut i rymden. Föroreningarna kan också bli kärnor för molndroppar. Vattendroppar i moln smälter samman runt partiklarna. Ökad förorening orsakar mer partiklar och skapar därmed moln som består av ett större antal mindre droppar (det vill säga att samma mängd vatten sprids över fler droppar). De mindre dropparna gör molnen mer reflekterande , så att mer inkommande solljus reflekteras tillbaka till rymden och mindre når jordens yta. Samma effekt reflekterar även strålning underifrån och fångar den i den lägre atmosfären. I modeller minskar dessa mindre droppar också nederbörden.

Moln fångar upp både värme från solen och värme som strålar ut från jorden. Deras effekter är komplexa och varierar i tid, plats och höjd. Vanligtvis under dagtid dominerar avlyssningen av solljus, vilket ger en kylande effekt; men på natten bromsar återutstrålningen av värme till jorden jordens värmeförlust.

NASA- fotografi som visar flygplanskontrails och naturliga moln. Det tillfälliga försvinnandet av spetsar över Nordamerika på grund av flygplanstötningar efter attackerna den 11 september 2001, och den resulterande ökningen av dygnstemperaturområdet , gav empiriska bevis på effekten av tunna ismoln på jordens yta.

Den ofullständiga förbränningen av fossila bränslen (som diesel ) och trä släpper ut svart kol i luften. Även om svart kol, varav det mesta är sot , är en extremt liten beståndsdel av luftföroreningar på markytan, har fenomenet en betydande värmeeffekt på atmosfären på höjder över två kilometer (6 562 fot). Dessutom dämpar den havets yta genom att absorbera solstrålning.

Experiment på Maldiverna ( som jämförde atmosfären över de norra och södra öarna) på 1990-talet visade att effekten av makroskopiska föroreningar i atmosfären vid den tiden (som blåste söderut från Indien ) orsakade cirka 10 % minskning av solljus som nådde ytan i område under det asiatiska bruna molnet – en mycket större minskning än väntat från närvaron av själva partiklarna. Innan forskningen genomfördes var förutsägelser om en 0,5–1 % effekt från partiklar ; variationen från förutsägelse kan förklaras av molnbildning där partiklarna fungerar som fokus för att skapa droppar.

Fenomenet bakom global nedbländning kan också ha regionala effekter. Medan större delen av jorden har värmts upp, har de regioner som ligger i vindriktningen från stora källor till luftföroreningar (särskilt svaveldioxidutsläpp) i allmänhet svalnat. Detta kan förklara nedkylningen av östra USA i förhållande till den uppvärmande västra delen.

Men viss forskning visar att svart kol kommer att öka den globala uppvärmningen, och kommer att vara näst efter CO ₂ . De tror att sot kommer att absorbera solenergi och transportera den till andra områden som Himalaya där glaciärsmältning sker. Det kan också mörka arktisk is genom att minska reflektionsförmågan och öka absorptionen av solstrålning.

Luftburen vulkanaska kan reflektera solens strålar tillbaka ut i rymden och därmed bidra till att kyla ner planeten. Sänkningar i jordtemperaturen har observerats efter stora vulkanutbrott som Mount Agung på Bali som bröt ut 1963, El Chichon (Mexiko) 1983, Ruiz (Colombia) 1985 och Pinatubo (Filippinerna) 1991. Men även för stora utbrott var askan moln kvarstår endast under relativt korta perioder.

Kontrar och moln

En studie teoretiserade att flygplanskontrails ( även kallade vapor trails) är inblandade i regional kylning, men det konstanta flödet av flygtrafik innebar tidigare att detta inte kunde testas. Den nästan totala avstängningen av den civila flygtrafiken under de tre dagarna efter attackerna den 11 september 2001 gav ett unikt tillfälle att observera klimatet i Förenta staterna frånvarande från effekterna av konturer. Under denna period observerades en ökning av dygnstemperaturvariationen på 1,1 °C (1,8 °F) i vissa delar av USA, dvs. flygplanskontrails kan ha höjt natttemperaturerna och/eller sänkt dagtemperaturerna mycket mer än man tidigare trott . En uppföljande studie tillskrev dock temperaturförändringen till molntäcke. Författarna skrev: "Variationerna i högt molntäcke, inklusive konturer och cirrusmoln som inducerats av cirrus, bidrar svagt till förändringarna i det dagliga temperaturintervallet, som främst styrs av moln, vindar och luftfuktighet på lägre höjd."

Omkastning

Ytterligare information: Clean Air Act (USA)

Solblockerande aerosoler runt om i världen minskade stadigt (röd linje) sedan utbrottet av Mount Pinatubo 1991 , enligt satellituppskattningar. Kredit: Michael Mishchenko, NASA

Wild et al. , med hjälp av mätningar över land, rapporterar ljusning sedan 1990, och Pinker et al. fann att lätt dämpning fortsatte över land medan ljusning skedde över havet. Följaktligen, över landytan, Wild et al. och Pinker et al. instämmer inte alls. En NASA -sponsrad satellitbaserad studie från 2007 kastar ljus över de förbryllande observationerna från andra forskare att mängden solljus som når jordens yta stadigt hade minskat under de senaste decennierna, började vända runt 1990. Denna övergång från en "global dimning"-trend till en "Ljusnande" trend inträffade precis när globala aerosolnivåer började sjunka.

Det är troligt att åtminstone en del av denna förändring, särskilt över Europa, beror på minskade luftburna föroreningar. De flesta regeringar i utvecklade länder har vidtagit åtgärder för att minska aerosoler som släpps ut i atmosfären, vilket bidrar till att minska den globala dämpningen.

Sulfat aerosoler har minskat avsevärt sedan 1970 med Clean Air Act i USA och liknande politik i Europa. Clean Air Act stärktes 1977 och 1990. Enligt EPA , från 1970 till 2005, minskade de totala utsläppen av de sex huvudsakliga luftföroreningarna, inklusive PM, med 53 % i USA. 1975 började de maskerade effekterna av instängda växthusgaser äntligen uppstå och har dominerat sedan dess.

Baseline Surface Radiation Network (BSRN) har samlat in ytmätningar. BSRN startades i början av 1990-talet och uppdaterade arkiven under denna tid. Analys av nyare data visar att planetens yta har ljusnat med cirka 4% under det senaste decenniet. Den ljusare trenden bekräftas av andra data, inklusive satellitanalyser.

Förhållande till global uppvärmning

Vissa forskare anser nu att effekterna av den globala dimningen avsevärt har maskerat effekten av den globala uppvärmningen och att en lösning av den globala dimningen därför kan leda till ökningar av framtida temperaturökningar. Enligt Beate Liepert, "Vi levde i en global uppvärmning plus en global nedbländande värld och nu tar vi bort global nedbländning. Så vi hamnar i den globala uppvärmningsvärlden, som kommer att bli mycket värre än vi trodde att den skulle bli, mycket hetare ." Omfattningen av denna maskeringseffekt är ett av de centrala problemen i nuvarande klimatförändringar med betydande konsekvenser för framtida klimatförändringar och politiska svar på den globala uppvärmningen.

Interaktioner mellan de två teorierna för klimatmodifiering har också studerats, eftersom global uppvärmning och global nedbländning varken utesluter varandra eller motsäger varandra. I en artikel som publicerades den 8 mars 2005, i American Geophysical Union's Geophysical Research Letters , visade ett forskarlag under ledning av Anastasia Romanou från Columbia Universitys institution för tillämpad fysik och matematik, New York, också att de uppenbarligen motsatta krafterna av global uppvärmning och global nedbländning kan ske samtidigt. Global dimning interagerar med global uppvärmning genom att blockera solljus som annars skulle orsaka avdunstning och partiklarna binder till vattendroppar. Vattenånga är den största växthusgasen. Å andra sidan påverkas global nedbländning av avdunstning och regn. Regn har effekten att rensa ut förorenad himmel.

Bruna moln har visat sig förstärka den globala uppvärmningen enligt Veerabhadran Ramanathan, en atmosfärisk kemist vid Scripps Institution of Oceanography i La Jolla, Kalifornien. "Det konventionella tänkandet är att bruna moln har maskerat så mycket som 50 procent av den globala uppvärmningen av växthusgaser genom så kallad global dimning ... Även om detta är sant globalt, avslöjar denna studie att över södra och östra Asien, sotpartiklarna i de bruna molnen förstärker faktiskt den atmosfäriska uppvärmningstrenden som orsakas av växthusgaser med så mycket som 50 procent."

Vissa forskare har föreslagit att man använder aerosoler för att avvärja effekterna av den globala uppvärmningen som en geoteknisk nödåtgärd. 1974 Mikhail Budyko att om den globala uppvärmningen skulle bli ett problem kunde planeten kylas genom att svavelbränna i stratosfären, vilket skulle skapa ett dis. En ökning av planetarisk albedo på bara 0,5 procent är tillräcklig för att halvera effekten av en CO ₂ -fördubbling.

Den enklaste lösningen vore att helt enkelt släppa ut mer sulfater, som skulle hamna i troposfären – den lägsta delen av atmosfären. Om detta gjordes skulle jorden fortfarande möta många problem, såsom:

• Att använda sulfater orsakar miljöproblem som surt regn
• Att använda kimrök orsakar hälsoproblem för människor
• Dimning orsakar ekologiska problem som förändringar i avdunstning och nederbördsmönster
• Torka och/eller ökad nederbörd orsakar problem för jordbruket
• Aerosol har en relativt kort livslängd

Den lösning som förespråkas är att transportera sulfater till nästa högre skikt av atmosfären – stratosfären . Aerosoler i stratosfären senaste åren istället för veckor – så endast en relativt mindre (men fortfarande stor) mängd sulfatutsläpp skulle behövas, och biverkningarna skulle bli mindre. Detta skulle kräva utveckling av ett effektivt sätt att transportera stora mängder gaser in i stratosfären, av vilka många har föreslagits även om ingen är känd för att vara effektiv eller ekonomiskt lönsam.

I ett blogginlägg sa Gavin Schmidt att "Idéer om att vi skulle öka aerosolutsläppen för att motverka den globala uppvärmningen har beskrivits som ett " faustiskt fynd " eftersom det skulle innebära en ständigt ökande mängd utsläpp för att matcha den ackumulerade växthusgasen i atmosfär, med ständigt ökande monetära kostnader och hälsokostnader."

Förhållande till hydrologisk cykel

Denna figur visar graden av överensstämmelse mellan en klimatmodell som drivs av fem faktorer och det historiska temperaturrekordet . Den negativa komponenten som identifieras som "sulfat" är associerad med aerosolutsläppen som skylls för global dämpning.

Ytterligare information: Hydrologisk cykel

Föroreningar som produceras av människor kan allvarligt försvaga jordens vattenkretslopp – minska nederbörden och hota färskvattenförsörjningen. En studie från 2001 av forskare vid Scripps Institution of Oceanography tyder på att små partiklar av sot och andra föroreningar har en betydande effekt på den hydrologiska cykeln. Enligt Veerabhadran Ramanathan "kommer energin för den hydrologiska cykeln från solljus. När solljus värmer havet flyr vattnet ut i atmosfären och faller ut som regn. Så eftersom aerosoler skär ner solljus i stora mängder, kan de snurra ner det hydrologiska planetens cykel."

Storskaliga förändringar i vädermönster kan också ha orsakats av global nedtoning. Klimatmodeller antyder spekulativt att denna minskning av solstrålningen vid ytan kan ha lett till misslyckandet med monsunen i Afrika söder om Sahara under 1970- och 1980-talen, tillsammans med tillhörande hungersnöd som Sahel-torkan , orsakad av nedkylning av föroreningar på norra halvklotet Atlanten . _ På grund av detta kan det tropiska regnbältet inte ha stigit till sina nordliga breddgrader, vilket orsakar en frånvaro av säsongsbetonade regn. Detta påstående är inte allmänt accepterat och är mycket svårt att testa. Men en kinesisk studie från 2009 av 50 års kontinuerliga data visade att även om de flesta delar av östra Kina inte såg någon signifikant förändring i mängden vatten som hölls av atmosfären, hade lätta regn minskat. Forskarna modellerade sedan effekten av aerosoler och drog också slutsatsen att den totala effekten var att vattendroppar i förorenade fall är upp till 50 procent mindre än i orörda himlar. De drog slutsatsen att mindre storlek hindrar bildandet av regnmoln, och att lätt regn faller är fördelaktigt för jordbruket. Detta var en annan effekt än att minska solinstrålningen , men fortfarande ett direkt resultat av närvaron av aerosoler.

Studien från 2001 av forskare vid Scripps Institution of Oceanography drog slutsatsen att obalansen mellan global dämpning och global uppvärmning vid ytan leder till svagare turbulenta värmeflöden till atmosfären. Detta innebär att globalt minskad avdunstning och därmed nederbörd sker i en mörkare och varmare värld, vilket i slutändan kan leda till en fuktigare atmosfär där det regnar mindre.

En naturlig form av storskalig miljöavbländande effekt på utvecklingen av tropiska cykloner härrör från Saharas ökendamm, när den drivande sanden och mineralpartiklar laddad luft rör sig över Atlanten . Partiklarna reflekterar och absorberar solljus, mindre solstrålar når jordens ytskikt, vilket resulterar i svalare vatten- och landtemperaturer, och även mindre molnbildning, vilket dämpar utvecklingen av orkaner.

Forskning

Ytterligare information: Klimatmodell och pyranometer

I slutet av 1960-talet arbetade Mikhail Ivanovich Budyko med enkla tvådimensionella klimatmodeller för energibalans för att undersöka isens reflektionsförmåga . Han fann att is-albedo-feedbacken skapade en positiv återkopplingsslinga i jordens klimatsystem. Ju mer snö och is, desto mer solstrålning reflekteras tillbaka ut i rymden och ju kallare jorden växer och desto mer snöar det. Andra studier fann att föroreningar eller ett vulkanutbrott kan provocera fram början av en istid.

På 1980-talet fann Atsumu Ohmura , en geografiforskare vid det schweiziska federala tekniska institutet, att solstrålningen som träffade jordens yta hade minskat med mer än 10 % under de tre föregående decennierna. Hans fynd verkade motsäga den globala uppvärmningen – den globala temperaturen hade generellt stigit sedan 70-talet. Mindre ljus som nådde jorden verkade betyda att den borde svalna. Detta följdes snart av andra: Viivi Russak 1990 "Trender av solstrålning, molnighet och atmosfärisk transparens under de senaste decennierna i Estland", och Beate Liepert 1994 "Solarstrålning i Tyskland – observerade trender och en bedömning av deras orsaker". Dimning har också observerats på platser över hela fd Sovjetunionen. Gerry Stanhill som studerade dessa nedgångar över hela världen i många tidningar myntade termen "global dimming".

Oberoende forskning i Israel och Nederländerna i slutet av 1980-talet visade en uppenbar minskning av mängden solljus, trots utbredda bevis för att klimatet blev varmare. Nedbländningshastigheten varierar runt om i världen men uppskattas i genomsnitt till cirka 2–3 % per decennium. Trenden vände i början av 1990-talet. Det är svårt att göra en exakt mätning, på grund av svårigheten att exakt kalibrera de instrument som används, och problemet med rumslig täckning. Ändå är effekten nästan säkert närvarande.

Effekten (2–3 %, enligt ovan) beror på förändringar i jordens atmosfär; värdet av solstrålningen i toppen av atmosfären har inte förändrats med mer än en bråkdel av denna mängd.

Smog , som ses här vid Golden Gate-bron , är en sannolikt bidragande orsak till global nedbländning.

Effekten varierar kraftigt över planeten, men uppskattningar av medelvärdet för markytan är:

• 5,3% (9 W/m2 ⁾ ; över 1958–85 (Stanhill och Moreshet, 1992)
• 2 %/decennium under 1964–93 (Gilgen et al. , 1998)
• 2,7 %/decennium (totalt 20 W/m2 ⁾ ; upp till 2000 (Stanhill och Cohen, 2001)
• 4 % över 1961–90 (Liepert 2002)

Observera att dessa siffror är för markytan och inte riktigt ett globalt genomsnitt. Huruvida nedtoning (eller ljusning) inträffade över havet har varit lite av ett okänt, även om en specifik mätning uppmätt effekter cirka 400 miles (643,7 km) från Indien över Indiska oceanen mot Maldiverna. Regionala effekter dominerar sannolikt men är inte strikt begränsade till landområdet, och effekterna kommer att drivas av regional luftcirkulation. En recension från 2009 av Wild et al. fann att stor variation i regionala och tidsmässiga effekter. Solenergin ljusnade efter år 2000 på många stationer i Europa, USA och Korea. Den ljusning som sågs på platser i Antarktis under 1990-talet, påverkad av återhämtning från vulkanutbrottet på Mount Pinatubo 1991, bleknar efter 2000. Tendensen till ljusning tycks också plana ut på platser i Japan. I Kina finns det en viss indikation på en förnyad nedtoning, efter stabiliseringen på 1990-talet. En fortsättning på den långvariga nedbländningen noteras också på platserna i Indien. Sammantaget tyder tillgängliga data på att ljusningen fortsätter efter år 2000 på många platser, men ändå mindre uttalad och sammanhängande än under 1990-talet, med fler regioner utan tydliga förändringar eller nedgångar. Därför, globalt sett, kan växthusuppvärmningen efter 2000 vara mindre modulerad av ytsolvariationer än under tidigare decennier. De största minskningarna återfinns på norra halvklotets medelbreddgrader. Synligt ljus och infraröd strålning verkar vara mest påverkade snarare än den ultravioletta delen av spektrumet.

Se även

• Antropogent moln
• Asiatiskt brunt moln
• Chemtrail konspirationsteori
• Flygets miljöpåverkan
• Global kylning
• Kärnkraftsvinter
• Skeppsspår
• Snöboll jorden
• Stratosfärisk aerosolinjektion
• Sunshine recorders

externa länkar

• Global Aerosol Climatology Project