Wyniki nowego badania sugerują, że jeśli stężenie dwutlenku węgla w atmosferze przekroczy 1200 ppm (części na milion), może to trwale zaburzyć formowanie się chłodzących i zacieniających oceany chmur: stratocumulusów.

Nowy model stworzony pod kierunkiem prof. Tapio Schneidera z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego i Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA pokazuje, że sam zanik tych chmur doprowadziłby do wzrostu globalnego ocieplenia nawet o niemal 8 st. C. To zaś dodałoby się do ocieplenia o 5 st. C. wynikającego z nagromadzenia się w atmosferze tak ogromnych ilości CO2 (1200 ppm).

Obecne stężenie atmosferycznego CO2 wynosi ok. 410 ppm i rośnie. Przy scenariuszu "business-as-usual", w ramach którego ludzkość spalać paliwa kopalne w obecnym tempie, poziom CO2 może przekroczyć 1200 ppm już w ciągu najbliższego stulecia, i - jak mówi Schneider - klimat Ziemi znajdzie się w "przełomowym momencie".

"Mam nadzieję, że osiągnięcia technologiczne spowolnią emisje węgla na tyle, że nie osiągniemy tak wysokich wartości CO2. Ale nasze wyniki pokazują, że istnieją niebezpieczne progi klimatyczne, których istnienia nie byliśmy świadomi" – wskazuje naukowiec.

Ostrzega też, że stratocumulusy mogą na długo zniknąć z nieba nad Ziemią. Z analizy wynika, że uformują się ponownie dopiero wtedy, gdy poziom dwutlenku węgla spadnie poniżej aktualnych wartości.

Stratocumulusy pokrywają ok. 20 proc. powierzchni oceanów i dominują na niebie nad wschodnimi częściami oceanów na umiarkowanych szerokościach, m.in. wzdłuż wybrzeży Kalifornii albo Peru. Te niskie, kłębiasto-warstwowe chmury ochładzają i zacieniają planetę, odbijając znaczną część promieniowania słonecznego.

Właściwe modelowanie procesów związanych z chmurami sprawia naukowcom sporo problemów – w zależności od typu, wielkości czy lokalizacji chmury mogą odbijać lub pochłaniać ciepło. Do tego prądy powietrzne podtrzymujące chmury są zbyt małe, by adekwatnie odwzorować je w obowiązujących modelach klimatu.

Schneider i jego współautorzy, Colleen Kaul i Kyle Pressel z Narodowego Laboratorium Północno- Zachodniego Pacyfiku (USA), stworzyli nowy model - o mniejszej skali, ale pozwalający właściwie symulować chmury i ich przemieszczanie się nad oceanami na umiarkowanych szerokościach.

Zaobserwowali, że przy przekroczeniu poziomu 1200 ppm CO2 w atmosferze, stratocumulusy nie były w stanie formować swych dużych, spłaszczonych warstw, które odbijają światło, i rozpadały się na mniejsze kłębiaste chmury.

"Nasza analiza ujawniła ‘martwy punkt’ w modelowaniu klimatu" – uważa Schneider, który kieruje zespołem tworzącym nowy kompleksowy, w większym stopniu uwzględniający rolę chmur, model klimatyczny.

Badanie to może pomóc w rozwiązaniu frapującej klimatologów zagadki związanej z dużym globalnym ociepleniem, jakiego Ziemia doświadczyła w okresie eocenu, ok. 50 mln lat temu. Według naukowców Arktyka była wtedy wolna od lodu i nawet żyły w niej krokodyle.

Jednak zgodnie z obecnymi modelami klimatu poziom dwutlenku węgla w atmosferze musiałyby sięgnąć ponad 4000 ppm, by na tyle ogrzać planetę, żeby Arktyka stała się tak ciepła. To ponad dwukrotnie więcej niż oszacowane przez naukowców stężenia CO2 dla tego okresu. Być może zagadkowy nadmiar ocieplenia był wywołany właśnie zniknięciem stratocumulusów, spekulują naukowcy.

Więcej o badaniu: DOI: 10.1038/s41561-019-0310-1 (PAP)

dwo/ zan/