Naukowcy: poprawa jakości powietrza przyspiesza globalne ocieplenie

Zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza, choć korzystne dla zdrowia, przyspiesza globalne ocieplenie – wynika z badań opublikowanych w „Nature Communications”. Naukowcy wskazują, że spadek ilości aerozoli w atmosferze zmniejsza zdolność chmur do odbijania światła słonecznego, co prowadzi do większego nagrzewania Ziemi.

Cząstki zawieszone w atmosferze odbijają światło słoneczne i tworzą błyszczące, nisko położone chmury, które ochładzają planetę.
Redukcja zanieczyszczeń powoduje, że kropelki w chmurach stają się większe, szybciej opadają, a chmury tracą „jasność”.
W latach 2003–2022 chmury nad północno-wschodnim Pacyfikiem i Atlantykiem co dekadę odbijały światło o niemal 3% mniej skutecznie, co naukowcy przypisują w około 70% spadkowi aerozoli.
Obserwowane temperatury w latach 2023–2024 przewyższały prognozy modeli klimatycznych. Poprawa jakości powietrza częściowo ujawniła „ukryte” ocieplenie, wcześniej maskowane przez pyły.
Aktualizacja modeli klimatycznych o wpływ aerozoli na chmury pozwala lepiej przewidzieć przyszłe temperatury i trend ocieplenia.
Naukowcy badają możliwość zwiększenia odbicia chmur oceanicznych (tzw. „rozjaśnianie chmur”), np. poprzez rozpylanie wody morskiej, co mogłoby chłodzić planetę bez zanieczyszczania powietrza. Metody te wymagają jednak dalszych badań i oceny bezpieczeństwa.

Najnowsze badania opublikowane w czasopiśmie „Nature Communications” wskazują, że zmiany w jakości powietrza mają istotny wpływ na bilans energetyczny Ziemi. Mniej zanieczyszczeń w atmosferze oznacza, że planeta odbija mniej światła słonecznego, a tym samym pochłania więcej energii w postaci ciepła. W praktyce prowadzi to do szybszego wzrostu temperatur niż przewidywały dotychczasowe modele klimatyczne.

Obserwacje z lat 2023–2024 pokazują, że faktyczne temperatury globalne były wyższe od prognoz, co sygnalizuje, że wcześniejsze modele niedoszacowały efektywność pochłaniania promieniowania słonecznego przez atmosferę. Naukowcy wskazują, że atmosfera przepuszcza więcej światła, niż zakładano, co zwiększa ilość energii docierającej do powierzchni Ziemi i przyspiesza ocieplenie klimatu.

Paradoks?

Chmury działają jak naturalne parasole dla Ziemi – częściowo zasłaniają planetę przed promieniowaniem słonecznym. Jednak nie wszystkie chmury zachowują się tak samo. Te zawierające aerozole, czyli mikroskopijne cząstki zawieszone w powietrzu, mają większą zdolność odbijania światła słonecznego, co powoduje ochładzanie atmosfery.

Najnowsze badania międzynarodowego zespołu naukowców z Imperial College London, University of Washington i University of Toronto wskazują, że w ostatnich dekadach chmury utraciły część swojej zdolności do odbijania światła. W praktyce oznacza to, że więcej promieni słonecznych dociera do powierzchni Ziemi, co przyczynia się do jej nagrzewania. Zjawisko to jest częściowo efektem spadku zanieczyszczenia powietrza – mniej aerozoli w atmosferze oznacza, że chmury nad oceanami stają się jaśniejsze i mniej skutecznie odbijają światło.

Oceany pełnią kluczową rolę w regulacji globalnej temperatury, a zmiana właściwości chmur nad ich powierzchnią może mieć istotny wpływ na klimat. Mniejsza zdolność odbijania światła przez chmury oznacza, że planeta pochłania więcej energii słonecznej, co przyspiesza proces ocieplenia. Wyniki badań pokazują, jak wrażliwy jest system klimatyczny na zmiany w składzie atmosfery i jak skomplikowane mogą być konsekwencje działań człowieka, nawet tych, które mają na celu poprawę jakości powietrza.

Badania prowadzone w latach 2003–2022 wskazują, że nad północno-wschodnim Pacyfikiem i Oceanem Atlantyckim, obszarami, które w tym czasie doświadczyły gwałtownego ocieplenia powierzchni, chmury odbijały światło słoneczne coraz mniej skutecznie – w przybliżeniu o niemal 3 proc. mniej co dekadę. Naukowcy przypisują około 70 proc. tego efektu obecności aerozoli, czyli drobnych cząstek unoszących się w atmosferze, które mają zdolność wpływania zarówno na powstawanie i utrzymanie chmur, jak i na ich skład chemiczny oraz optyczny. Aerozole, w zależności od rodzaju i koncentracji, mogą działać chłodząco, odbijając promieniowanie słoneczne z powrotem w przestrzeń kosmiczną, lub wpływać na właściwości chmur w sposób ograniczający ich zdolność do odbijania ciepła.

Dotychczasowe badania i obserwacje wykazały, że niektóre typy aerozoli mają wyraźnie szkodliwy wpływ na klimat i zdrowie ludzi, co skłoniło do międzynarodowych działań ograniczających emisje pyłów powstających głównie w wyniku spalania paliw kopalnych. W miarę jak gospodarki przechodzą na czystsze źródła energii, takie jak energia odnawialna, emisje aerozoli będą prawdopodobnie nadal spadały, co w konsekwencji może zmienić dynamikę chłodzącego wpływu chmur na klimat i przyspieszyć ocieplenie w niektórych regionach.

– Niniejszy artykuł stanowi istotny wkład w dowody na to, że redukcja zanieczyszczeń pyłowych powietrza przyczynia się do przyspieszonego ocieplenia – powiedziała Sarah Doherty z Instytutu Studiów nad Klimatem, Oceanami i Ekosystemami Uniwersytetu Waszyngtonu.

Naukowcy od dawna wiedzieli, że niskie chmury nad oceanami mają istotny wpływ na bilans energetyczny Ziemi – wraz ze wzrostem temperatur te chmury rozpraszają się, odsłaniając większą powierzchnię wód oceanicznych i pozwalając słońcu na silniejsze ogrzewanie powierzchni. Zmniejszenie pokrywy chmur może wzmacniać naturalny efekt ocieplający, przyspieszając wzrost temperatury. Jednocześnie badacze byli świadomi roli aerozoli w atmosferze, czyli drobnych cząstek pyłów i zanieczyszczeń, które częściowo izolują planetę, odbijając promieniowanie słoneczne i zwiększając albedo chmur, czyli ich zdolność do odbijania światła.

Przez dziesięciolecia obecność tych aerozoli w atmosferze działała jak swego rodzaju „maskowanie” efektu ocieplenia spowodowanego gazami cieplarnianymi – ich ochładzający wpływ równoważył częściowo wzrost temperatur wywołany emisją CO₂ i innych gazów. Jednak wraz z poprawą jakości powietrza i redukcją zanieczyszczeń, efekt ten stopniowo zanika, odsłaniając pełne skutki nagromadzonych gazów cieplarnianych.

Potrzeba lepszego zrozumienia czynników

Doherty podkreśliła, że zmniejszenie zanieczyszczenia pyłami w atmosferze jest niewątpliwie pozytywnym osiągnięciem. Zaznaczyła przy tym, że celem nie jest cofanie się w czasie ani likwidowanie Ustawy o Czystym Powietrzu (Clean Air Act), ale raczej lepsze zrozumienie czynników napędzających współczesne zmiany klimatu, aby móc oszacować, jak duże ocieplenie czeka nas w przyszłości. Przypomniano, że ustawa ta została uchwalona w 1963 roku i była pierwszym na świecie aktem regulującym kontrolę zanieczyszczeń, otwierającym drogę do wielu kolejnych działań w skali globalnej.

Najnowsze badania naukowców wskazują, że północno-wschodni Ocean Spokojny i Ocean Atlantycki ocieplają się szybciej niż inne regiony Ziemi, co zagraża zasobom rybnym i zdrowiu ekosystemów morskich. Analiza dwudziestu lat danych satelitarnych dotyczących dynamiki chmur nad tymi akwenami pozwoliła zidentyfikować czynniki odpowiedzialne za spadek współczynnika odbicia światła. Naukowcy odkryli, że aerozole działają na chmury na dwa główne sposoby. Po pierwsze, drobne cząstki dostarczają kropelkom wody powierzchni, do której mogą się przyczepić. Przy stałej ilości wody zwiększenie liczby aerozoli prowadzi do powstawania większej liczby małych, błyszczących kropelek w chmurach. Po drugie, redukcja poziomu aerozoli powoduje powiększenie kropelek – większe kropelki są cięższe i szybciej opadają na Ziemię w postaci opadów, co skraca czas utrzymywania się zachmurzenia.

Jak wyjaśnił Knut von Salzen, starszy naukowiec zajmujący się atmosferą i klimatologią na Uniwersytecie w Waterloo, ograniczanie zanieczyszczeń powoduje, że tracimy część zdolności chmur do odbijania promieniowania słonecznego. W efekcie do powierzchni Ziemi dociera więcej światła, co przyspiesza ocieplenie. Aktualizacja modeli klimatycznych o dane dotyczące formowania się aerozoli i rozmiaru kropelek w chmurach znacząco poprawiła symulacje zdolności chmur do odbijania światła, a tym samym prognozowania przyszłych temperatur.

Von Salzen zwrócił uwagę, że wcześniejsze prognozy mogły niedoszacowywać trendów ocieplenia, a nowo odkryta zależność jest silniejsza, niż wcześniej sądzono. Jego zdaniem wyniki te zwiększają presję na decydentów i społeczność naukową, by na nowo przemyśleć strategie łagodzenia skutków zmian klimatu oraz adaptacji do nich, ponieważ tempo ocieplenia postępuje szybciej, niż oczekiwano.

Naukowcy badają nowe sposoby ograniczania ocieplenia

Naukowcy prowadzą badania nad możliwością zwiększenia „połysku” chmur w sposób, który nie wiązałby się z zanieczyszczaniem powietrza. Jedną z analizowanych metod jest tzw. rozjaśnianie chmur morskich – polegałoby ono na tym, że statki rozpylałyby wodę morską w atmosferze nad oceanami, co sprawiałoby, że nisko położone chmury stawałyby się bardziej odblaskowe. Takie działanie mogłoby pomóc w odbijaniu większej części promieniowania słonecznego, a tym samym w ograniczeniu nagrzewania się powierzchni Ziemi.

Profesor Robert Wood z Uniwersytetu Waszyngtonu wyjaśnia, że można to sobie wyobrazić jako zastąpienie szkodliwych cząstek zanieczyszczeń innymi, które same w sobie nie są zanieczyszczeniami, ale nadal przynoszą korzystny efekt chłodzenia. W praktyce chodzi o wprowadzenie do atmosfery cząstek, które zwiększają refleksyjność chmur, nie narażając jednocześnie środowiska na dodatkowe zanieczyszczenie chemiczne czy toksyczne.

Zanim jednak tego rodzaju technologie mogłyby zostać wprowadzone w życie, konieczne są dalsze badania w celu upewnienia się, że interwencje nie wywołają niezamierzonych skutków ubocznych, na przykład lokalnych zmian w opadach, wiatrach czy ekosystemach morskich. Na obecnym etapie naukowcy wykorzystują zyskaną wiedzę przede wszystkim do poprawy modeli klimatycznych, co pozwala lepiej przewidywać skutki zmian klimatu w skali globalnej i wspiera podejmowanie świadomych decyzji dotyczących przyszłych strategii łagodzenia ocieplenia.

Źródło: WNP