Водяной пар в стратосфере образует губчатый барьер, который предотвращает выход тепла, излучаемого с Земли, в космос. Сейчас ученые изучают возможность обезвоживания этого слоя атмосферы для охлаждения нашей нагревающейся планеты.
Стратосфера простирается на высоту от от 12 до 50 километров над поверхностью Земли и находится над другим слоем атмосферы, называемым тропосферой. Вода, естественным образом циркулирующая в тропосфере, просачивается в стратосферу, но эта утечка не является равномерной по всей планете, согласно исследованию, опубликованному в журнале Science Advances.
«Оказывается, большая часть воздуха попадает в стратосферу в тропиках», — рассказал ведущий автор Джошуа (Шука) Шварц из Лаборатории химических наук Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA).
Один небольшой регион над северной Австралией, по-видимому, играет особенно важную роль в контроле восходящего движения воздуха и водяного пара.
«Если бы мы могли что-то сделать только на этой маленькой территории, возможно, мы смогли бы уменьшить количество водяного пара в стратосфере, чтобы выпустить больше инфракрасного излучения в космос — это основная идея», — сказал Шварц.
Шварц и его коллеги проверили свою идею, используя данные о водяном пару и температуре, полученные в ходе кампании НАСА по воздушному тропическому эксперименту по тропопаузе (ATTREX), а также компьютерные модели, имитирующие удаление водяного пара из воздуха непосредственно перед его попаданием в стратосферу.
Попав в стратосферу, воздух рассеивается от тропиков к полюсам на срок до четырех лет, прежде чем вернуться в тропосферу. Вот почему наиболее эффективный способ контролировать водяной пар — поймать его до того, как он попадет в стратосферу.
По словам Шварца, вода высоко в тропосфере находится в форме пара или частиц льда. Чтобы водяной пар кристаллизовался в лед – и выпал в осадок, а не попал в стратосферу – там должно быть достаточно льда, чтобы пар замерз, или настолько много водяного пара, чтобы он самопроизвольно образовал ледяное облако.
В местах, где эти условия не соблюдаются, например, в месте утечки над Австралией, кристаллы льда могут образовываться вокруг плавающих частиц минеральной пыли, известных как частицы, образующие зародыши льда.
В ходе исследования Шварц и его коллеги исследовали возможность засеивания воздуха над Австралией такими частицами, образующими зародыши льда. «Если мы добавим некоторые частицы, которые облегчат образование льда, тогда образуется лед», — сказал Шварц. «Это создаст недолговечное облако, которое упадет на более низкие высоты, быстро станет теплее и, вероятно, испарится, и теперь в воздухе, который движется в стратосферу, больше нет воды».
Многократно вводя частицы «там, где это важно», Шварц утверждает, что ученые могут постепенно обезвоживать стратосферу и компенсировать одну семидесятую часть потепления, вызванного изменением климата.
«Это всего лишь крошечный шаг в правильном направлении», — сказал Шварц, и потенциальные побочные эффекты также невелики. «Водяной пар естественным образом изменяется в стратосфере из-за сезонных изменений, и величина, о которой мы говорим, намного меньше, чем это сезонное изменение».
Детали предлагаемой стратегии остаются неясными. Модели в исследовании предполагают использование частиц трийодида висмута — материала, который также рассматривается для другого типа климатической инженерии, известного как истончение перистых облаков.
«Существует большая обеспокоенность по поводу климатического вмешательства», — сказал Шварц. «Я думаю, что благодаря большему пониманию мы сможем лучше принимать правильные решения. Мы изучаем возможности и не открыли ничего, что кажется невозможным».
