Žemės klimato šiltėjimo masto prognozavimas yra labai svarbus, nes žmonijai padeda pasiruoši ateičiai. Todėl reikia išspręsti pagrindinio neapibrėžtumo šaltinio prognozuojant pasaulinį atšilimą – debesų – klausimą.
Kai kurie debesys padeda vėsinti Žemę, dalį saulės energijos atspindėdami atgal į kosmosą. Kiti prisideda prie atšilimo, nes kaip antklodė neleidžia sklisti daliai Žemės paviršiaus energijos, taip sustiprindami šiltnamio efektą.
Dėlionės detalės
„Debesų ryšys su klimatu yra labai glaudus“, teigia dr. Sandrine Bony, klimatologė ir mokslinių tyrimų skyriaus direktorė Paryžiuje įsikūrusiame Prancūzijos mokslinių tyrimų nacionaliniame centre (CNRS).
Jie daro įtaką atmosferos struktūrai ir veikia viską nuo temperatūros ir drėgmės iki atmosferos cirkuliacijos.
Pasak Bony – pagrindinės autorės, 2007 m. Jungtinių Tautų tarpvyriausybinėje klimato kaitos komisijoje parengusios vertinimo ataskaitą, už kurią buvo skirta Nobelio taikos premija, klimatas turi įtakos tam, kur ir kokie debesys susidaro.
Klimato kaitai įtakos gali turėti tiek daug procesų ir užburtų tarpusavio ryšio ratų, kad yra naudinga šį klausimą išskaidyti į mažesnes dalis.
„Kaskart, kai pavyksta labiau suprasti vieną iš dalių, sumažėja visos problemos neapibrėžtumas“, teigia Bony, koordinavusi pernai pasibaigusį ES finansuotą EUREC4A projektą.
Prieš keletą metų Bony su kolegomis nustatė, kad maži pūkuoti debesys, dažnai pastebimi pasatų pūtimo regionuose, yra viena iš didžiausių klimato modelių neapibrėžtumo priežasčių. Šie debesys vadinami kamuoliniais pasatiniais debesimis.
Pasak Bony, nors kamuoliniai pasatiniai debesys yra maži ir palyginti niekuo neišsiskiriantys, jų yra daug ir jie itin paplitę tropikuose. Kadangi šių debesų yra tiek daug, kas su jais nutinka gali turėti didžiulį poveikį klimatui.
EUREC4A projekto metu naudojant dronus, orlaivius ir palydovus, kamuoliniai pasatiniai debesys ir jų sąveika su atmosfera buvo stebimi virš vakarų Atlanto vandenyno, netoli Barbadoso.
Didelėje dalyje modelių daroma prielaida, kad, kylant pasaulio temperatūrai, šių debesų struktūra ir skaičius labai pasikeis, o dėl to gali atsirasti užburtų tarpusavio ryšio ratų, kurie klimato kaitą padidins arba slopins. Modeliai, kurie numato didelį tokių debesų sumažėjimą kylant temperatūrai, dažniausiai prognozuoja didesnį pasaulinį atšilimą.
Geros naujienos
Tačiau Bony su kolegomis nustatė, kad šiltėjant atmosferai pasatiniai kamuoliniai debesys kinta daug mažiau nei tikėtasi.
„Tam tikru požiūriu tai yra gera naujiena, nes atrodo, kad procesas, kuris, kaip manėme, gali lemti ryškų pasaulinio atšilimo didėjimą, nevyksta“, teigia ji.
Dar svarbiau yra tai, kad dabar klimatologai, prognozuodami klimato kaitos poveikį, gali naudoti tokius modelius, kurie tiksliau atspindi šių debesų charakteristikas.
Pasak Bony, sumažinus šį neapibrėžtumo elementą prognozuojant pasaulinį atšilimo mastą, bus tikslesnės vietinio poveikio, pvz., karščio bangų Europoje, prognozės.
„Padidėjęs karščio bangų dažnumas labai priklauso nuo pasaulinio atšilimo masto“, teigia ji. „O pasaulinio atšilimo mastas labai priklauso nuo to, kaip reaguoja debesys.“
Vanduo ir ledas
Savo ruožtu profesorė Trude Storelvmo, atmosferos tyrėja Norvegijos Oslo universitete, siekdama patobulinti klimato modelius, tyrinėja procesus, vykstančius kitokiuose – mišrios būsenos – debesyse.
Ją stebina, kokią didelę įtaką pasauliniams atmosferos ir klimato procesams turi debesų procesai, vykstantys mažyčiu mikrometrų masteliu.
Mišrios būsenos debesis sudaro tiek skystas vanduo, tiek ledas, ir iš jų iškrenta didžioji dalis lietaus visame pasaulyje. Pastaraisiais metais tapo akivaizdu, kad jie taip pat turi didelės įtakos klimato kaitai.
Storelvmo koordinavo ES finansuotą MC2 projektą, kuris buvo vykdomas penkerius metus iki praėjusio mėnesio, ir atrado naujų duomenų apie tai, kaip mišrios būsenos debesys reaguoja į aukštesnę temperatūrą. Projekto rezultatai parodo, kaip svarbu yra kuo skubiau pereiti prie mažo anglies dioksido pėdsako visuomenės.
Kuo mišrios būsenos debesyse yra daugiau skysto vandens, tuo jie labiau atspindintys. O daugiau saulės spindulių atspindėdami nuo Žemės jie vėsina atmosferą.
„Šiltėjant atmosferai pastebime, kad šiuose debesyse mažėja ledo ir daugėja vandens“, teigia Storelvmo. „Tada debesys yra labiau atspindintys ir labiau vėsina atmosferą.“
Netikėti duomenys
Tačiau prieš keletą metų Storelvmo su kolegomis nustatė, kad daugelyje pasaulinio klimato modelių šis poveikis yra pervertinamas. Vykdant MC2 projektą į mišrios būsenos debesis buvo paleista balionų, o iš palydovų buvo gaunama nuotolinio stebėjimo duomenų, siekiant nustatyti debesų struktūrą ir sudėtį.
Tyrėjai nustatė, kad dabartiniuose klimato modeliuose naudojamas mišrios būsenos debesyse esančio vandens ir ledo mišinys yra vienodesnis ir mažiau kompleksinis nei jis yra tikruose debesyse, todėl pervertinamas debesyse esančio ledo kiekis.
Pasak Storelvmo, kadangi šiuose modeliuose yra daugiau galinčio ištirpti ledo, imituojant jų šilimą atspindėjimo masto pokytis yra didesnis nei tikruose debesyse. Tai reiškia, kad šie modeliai pervertina klimato kaitą slopinantį mišrios būsenos debesų poveikį.
Kai komanda į klimato modelius įtraukė realistiškesnių su debesimis susijusių duomenų ir imitavo šilimą, ji nustatė dar vieną svarbią tendenciją: mišrios būsenos debesims šiltėjant, didesnis atspindėjimo mastas mažėja.
Nors esant vidutinio masto atšilimui aukštesnės temperatūros mažinimo poveikis yra gana stiprus, to negalima pasakyti atšilimui intensyvėjant.
Ateina momentas, kai ištirpsta visas debesyje esantis ledas ir vėsinimo poveikis susilpnėja – o vėliau visiškai išnyksta. Tikslus šio proceso pradžios laikas turi būti tiriamas būsimais tyrimais.
Tačiau, pasak Storelvmo, tai patvirtina poreikį skubiai mažinti išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį.
„Remdamiesi nustatytais duomenimis galime teigti, kad, ir toliau išmetant tiek pat šiltnamio efektą sukeliančių dujų, atšilimas nebus tiesinis ir laipsniškas – pasiekus tam tikrą tašką jis gali staigiai intensyvėti“, teigia ji. „Visomis išgalėmis turime stengtis šio taško nepasiekti.“
Į modelius integruojant naujų, tokių kaip šie duomenų apie debesis, sprendimų priėmėjų naudojamos klimato prognozės taps tikslesnės.
Šiame straipsnyje minėti moksliniai tyrimai buvo finansuojami ES Europos mokslinių tyrimų tarybos (EMTT). Šis straipsnis pirmą kartą buvo publikuotas ES mokslinių tyrimų ir inovacijų žurnale „Horizon“.