Amikor a Föld lehűtése visszaüt: hogyan gyengítheti a tengeri felhőfényesítés az El Niñót?

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata.

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata. A cikkek a szerzők véleményét tükrözik, amelyek nem feltétlenül esnek egybe a Portfolio szerkesztőségének álláspontjával. Ha hozzászólna a témához, küldje el cikkét a velemeny@portfolio.hu címre. A megjelent cikkek itt olvashatók.

Ahogy a szén-dioxid-kibocsátás (CO₂) tovább emelkedik, egyre nagyobb az elsősorban elméleti, de várhatóan fokozódó gyakorlati érdeklődés a geomérnökség iránt, mivel a kormányok, a kutatók és a környezetvédők egyaránt keresik a módját annak, hogyan lehetne mérsékelni a klímaváltozás legsúlyosabb hatásait. Ezek a nagyléptékű éghajlati beavatkozások világszerte befolyásolhatják a csapadékmennyiséget, a mezőgazdaságot és az ökoszisztémákat, ezért lehetséges előnyeik és kockázataik egyaránt jelentősek.

A Kaliforniai Egyetem Santa Barbara-i (UC Santa Barbara) klímakutatóinak új tanulmánya arra utal, hogy

nem minden geomérnöki stratégiának ugyanazok a következményei.

Míg az egyik javasolt módszer súlyosan megzavarhatja a Föld egyik legfontosabb éghajlati ciklusát, egy másik alig gyakorol hatást rá. Az Earth's Future folyóiratban közölt eredmények rávilágítanak arra, miért hangsúlyozzák a kutatók, hogy minden javaslatot gondosan értékelni kell, mielőtt valaha is a gyakorlatba ültetnék.

Miért fontos az El Niño?

A kutatók azzal a céllal indították el a projektet, hogy jobban megértsék, hogyan hathat a geomérnökség a tengeri ökoszisztémákra. Ez a kérdés gyorsan elvezette őket az El Niño–déli oszcilláció (ENSO) vizsgálatához, amely az óceáni és légköri viszonyok egyik meghatározó mozgatórugója.

Az ENSO egy természetes módon ismétlődő éghajlati ciklus, amely 2–7 évente tér vissza. Meleg óceáni vizeket mozgat a trópusi Csendes-óceánon keresztül, ezzel világszerte befolyásolva az időjárást. Az El Niño-időszakokban az amerikai kontinens nyugati partjai előterében lévő trópusi felszíni vizek az átlagosnál melegebbek, ami Kaliforniában gyakran csapadékosabb, Amazónia északi részén és Indonéziában viszont szárazabb teleket hoz. A La Niña idején a trópusi Csendes-óceán felszíni vizei hűvösebbek az átlagosnál, a melegebb vizek távolabb, nyugatabbra jellemzők, ami Délkelet-Ázsia és Indonézia egyes részein felerősíti a monszunesőket.

Két „bolygóhűtési” stratégia összehasonlítása

A kutatók két olyan geomérnöki megközelítést vizsgáltak, amelyek úgy próbálják lehűteni a bolygót, hogy több napfényt vernek vissza a világűrbe. Mindkettő apró részecskék légkörbe juttatásán alapul, ám különböznek a felhasznált anyagokban és azt a magasságot illetően is, ahol ezeket a részecskéket kibocsátják.

Az egyik módszer, a tengeri felhők (ki)fényesítése (marine cloud brightening, MCB), tengerisó-részecskéket permetez az óceán felszíne fölé, kevesebb mint 2 kilométeres magasságban. Ezek a részecskék olyan felhőket hoznak létre, amelyekben kisebb méretű, de nagyobb számban jelen lévő cseppek találhatók, így a felhők fényesebbé és így fényvisszaverőbbé válnak.

A második módszer, a sztratoszférikus aeroszol-befecskendezés (stratospheric aerosol injection, SAI), szulfátrészecskéket bocsát ki jóval magasabban a légkörben (a sztratoszférába). Mivel ezek a részecskék egyenletesebben oszlanak el a Föld körül, a beérkező napfény egy részét sokkal nagyobb területen szűrik ki.

Nem várt hatás az El Niño-ra

A tengeri felhők fényesítését erős hőmérsékletcsökkentő potenciálja miatt gyakran az óceáni medencék keleti oldalára javasolják. A délkeleti Csendes-óceán azonban fontos szerepet játszik az ENSO fenntartásában is.

A szimulációk váratlan eredményt tártak fel. „Az MCB bevetése a szubtrópusi kelet-csendes-óceáni térségben drámaian, mintegy 61%-kal csökkenti az ENSO amplitúdóját” – írják a szerzők.

Az ok abban rejlik, ahogyan a tengeri felhők fényesítése megváltoztatja a helyi időjárást.

A fényesebb felhők lehűtik az alattuk elhelyezkedő óceán felszínét, ugyanakkor csökkentik a csapadékot is, mivel a kisebb felhőcseppek kevésbé hajlamosak esőcseppekké összeállni. Ahogy a hűvösebb, szárazabb levegő a Csendes-óceán középső térsége felé terjed, csökken a párolgás, gyengül a légköri konvekció és felerősödnek az egyenlítő menti passzátszelek (1. ábra). Ezek a változások fokozzák a hidegebb víz feláramlását, ami tovább hűti az óceán felszínét és végül ezek a hatások együttesen drámaian gyengítik az ENSO-t.

A kutatók számítottak arra, hogy a tengeri felhők fényesítése befolyásolja az éghajlatot, de arra nem, hogy ilyen mértékben.

Úgy gondoltuk, hogy a javaslatoknak lehetnek hatásaik, de nem számítottunk arra, hogy az ENSO varianciájának kétharmada eltűnik

– mondta C. Xing, a tanulmány vezető szerzője. A tanulság szerinte egyszerű: „Ne alkalmazzunk MCB-t a Csendes-óceán keleti térsége felett, mert az ENSO eltűnése miatt rendkívül erős láncreakciókat válthat ki.”

Miért tér el a hatása a sztratoszférikus aeroszoloknak?

A másik modellezett geomérnöki stratégia egészen más eredményt hozott. A sztratoszférikus aeroszol-befecskendezésnek szinte semmilyen mérhető hatása nem volt az ENSO-ra. A kutatók szerint a különbség arra vezethető vissza, hogy hol bocsátják ki a részecskéket. A tengeri felhők kifényesítése egyetlen konkrét térségben, a Föld felszínéhez közel koncentrálja a részecskéket. Ezzel szemben a sztratoszférába juttatott szulfátrészecskék sokkal szélesebb térrészben oszlanak el, egyenletesebb hűtőhatást keltve, amely kevésbé zavarja meg a trópusi Csendes-óceánt.

S. Stevenson, a tanulmány második szerzője mindazonáltal hangsúlyozta, hogy az eredményeket nem szabad a tengeri felhők fényesítése teljes elutasításaként értelmezni. Megjegyezte, hogy a tengeri felhők fényesítését nem a trópusi Csendes-óceán keleti részén, hanem más helyszíneken lehetne alkalmazni, jóllehet ez esetben ugyanakkora globális lehűlés eléréséhez valószínűleg jóval nagyobb erőfeszítésre lenne szükség.

Egy másik tanulmány is megerősíti: a hely és az időzítés dönt

A Xing és munkatársai által leírt összefüggést egy független, ugyancsak a CESM2 földrendszer-modellel készült vizsgálat is alátámasztja. Bár ez a munka elsősorban a sarki tengeri jég sorsát elemzi, ugyanoda jut: a leginkább „fogékony”, trópusi–szubtrópusi térségekbe telepített felhőfényesítés a modellben tartós La Niña-állapotot és a trópusi esőöv eltolódását idézi elő, sőt általában bármely egyetlen féltekére korlátozott bevetés megzavarja az ENSO-t. A szerzők ugyanakkor megoldást is kínálnak: a mindkét féltekén, kiegyensúlyozottan, a mérsékelt övi sávokban végzett bevetés elkerüli ezeket a „mellékhatásokat”, miközben a sarki tengeri jég helyreállítását is elősegíti, vagyis alátámasztja a Stevenson által említett megfigyelést, hogy a trópusi Csendes-óceán keleti része egy kerülendő régió az MCB szempontjából.

Az éghajlati és ökológiai kockázatok és előnyök mérlegelése

A kutatók arra is rámutatnak, hogy a beavatkozás mellőzése is saját kockázatokat hordoz. A megfékezetlen klímaváltozás várhatóan felborítja az ökoszisztémákat, a természetes éghajlati ciklusokat és az emberi társadalmakat. A tudósok máig nem tudják pontosan, hogyan reagál majd maga az ENSO a folytatódó globális felmelegedésre, ami újabb bizonytalansági tényezőt jelent.

Semmi sem hasonlítható ahhoz a sebességhez, amellyel az ENSO ezekben az MCB-kísérletekben megváltozna

– mondta Stevenson. „Természetes úton egyszerűen nem esik vissza 60%-kal 10 év alatt, még a klímaváltozás mellett sem.”

Ugyanakkor fontos pontosabban megismerni, hogy az említett napsugárzás módosításra irányuló geomérnöki beavatkozások milyen hatással lehetnek a haszonnövények, az erdők és a tengeri algák produktivitására. Mivel az algák alkotják az óceáni táplálékháló alapját és nagyjából a Föld légkörében található oxigén ~50-70%-át termelik, e hatások megértése különösen fontos. A tanulmány jól szemlélteti, hogy a geomérnökséget nem lehet pusztán az alapján megítélni, hogy egy adott módszer mennyire hűti le a bolygót. Különböző megközelítések hasonló mértékben csökkenthetik a globális hőmérsékletet, miközben drámaian eltérő regionális éghajlati hatásokat váltanak ki.

Címlapkép forrása: Silas Stein/picture alliance via Getty Images