Ученые предлагают революционный способ охлаждения планеты: паровая завеса в стратосфере

Водяной пар в стратосфере создает плотный барьер, который препятствует выходу тепла, испускаемого Землей, в космос. В настоящее время ученые изучают возможность уменьшения содержания водяного пара в этом слое атмосферы с целью охлаждения нашей нагревающейся планеты.

Стратосфера, простирающаяся на высоту от 12 до 50 километров над поверхностью Земли, находится выше тропосферы, другого слоя атмосферы. Естественно циркулирующая в тропосфере вода проникает в стратосферу, однако это происходит неравномерно 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).

Особенно важную роль в контроле восходящего движения воздуха и водяного пара, кажется, играет один небольшой регион над северной Австралией.

"Если бы мы могли влиять только на эту небольшую территорию, возможно, мы смогли бы уменьшить количество водяного пара в стратосфере, чтобы больше тепла могло испариться в космос — вот основная идея," — сказал Шварц.

Шварц и его коллеги проверили свою идею, используя данные о водяном паре и температуре, полученные в ходе кампании НАСА по воздушному тропическому эксперименту по тропопаузе (ATTREX), а также компьютерные модели, симулирующие удаление водяного пара из воздуха непосредственно перед его попаданием в стратосферу.

Попадая в стратосферу, воздух рассеивается от тропиков к полюсам на срок до четырех лет, прежде чем вернуться в тропосферу. Поэтому наиболее эффективным способом контролировать водяной пар является его ловля до попадания в стратосферу.

По словам Шварца, вода в верхних слоях тропосферы находится в виде пара или ледяных частиц. Чтобы водяной пар сконденсировался в лед — и выпал в осадок, а не попал в стратосферу — необходимо, чтобы в атмосфере было достаточно льда, чтобы происходило замерзание пара, или чтобы содержание водяного пара было настолько высоким, что образовывались ледяные облака самопроизвольно.

В местах, где эти условия не соблюдаются, например, над Австралией, кристаллы льда могут образовываться вокруг частиц минеральной пыли, известных как ядра замерзания.

В ходе исследования Шварц и его коллеги рассмотрели возможность введения частиц замерзания над Австралией.

"Если мы добавим некоторые частицы, способствующие образованию льда, то образуется лед," — сказал Шварц. "Это приведет к образованию облака, которое быстро осаждается на более низкие уровни, быстро разогревается и, вероятно, испаряется, таким образом, воздух, движущийся в стратосферу, будет содержать меньше водяного пара."

Введение частиц воздуха "в нужных местах", по словам Шварца, может постепенно уменьшать количество водяного пара в стратосфере и компенсировать часть глобального потепления, вызванного изменением климата.

"Это всего лишь небольшой шаг в правильном направлении," — сказал Шварц, отметив, что потенциальные побочные эффекты также малы. "Содержание водяного пара в стратосфере естественным образом меняется из-за сезонных колебаний, и величина, о которой идет речь, гораздо меньше, чем сезонные изменения."

Детали предлагаемой стратегии пока остаются неясными. Модели в исследовании предполагают использование частиц трийодида висмута — материала, который также рассматривается для других методов климатической инженерии, таких как истончение перистых облаков.

"Существует большая тревога относительно климатического вмешательства," — сказал Шварц. "Я думаю, что при лучшем понимании мы сможем принимать более обоснованные решения. Мы изучаем возможности и пока не исключаем ничего как невозможное".