Oblaci oko planete Zemlje su se spustili, što može biti dobro

Zemljini oblaci bi su se malo spustili – u proseku, izgubili su 1% svoje visine.

Ovaj podatak je utoliko značajniji ako se uzme u obzir da se ovaj gubitak desio tokom prve decenije ovog veka. Ovaj zaključak se zasniva na podacima i slikama koje su napravili sateliti svemirske agencije NASA. Ovakva promena može imati uticaja na buduće kretanje globalne (svetske) klime.

Naučnici sa univerziteta u Oklandu na Novom Zelandu (Auckland, New Zeland) su analizirali kretanje oblaka tokom prvih 10 godina ovog veka (merenja su obavljena od marta 2000. do februara 2010. godine). Merenja je obavio instrument koji se skraćeno zove MISR (Multi-angle Imaging SpectroRadiometer) koji se nalazi na satelitu TERRA, koji orbitira oko Zemlje.

Prikaz rada instrumenta MISR na satelitu TERRA

Analiza koja je prikazana u nedavno objavljenom radu je ukazala na sveopšti gubitak visine oblaka oko cele planete. Kada se 1% gubitka visine pretoči u broj, oblaci na našem nebu su se u proseku spustili za nekih 30 do 40 metara. Direktan razlog tome je smanjeni broj oblaka na većim visinama.

Ovako gledano, dobijeni podatak je samo statistički rezultat koji se može sutra promeniti…

Vodeći istraživač u pomenutoj analiti Rodžer Dejvis (Rodger Davies) je istakao da i ako je prerano pričati o svojevrsnom rekordu, ovaj podatak nam govori da se nešto značajno dešava. Dugoročno posmatranje će otkriti kakve će posledice imati ovaj fenomen na promenu globalne temperature.

Stalno opadanje visine Zemljinih oblaka bi omogućilo planeti se efikasnije hladi, što bi, dalje, dovelo do smanjenja temperature površine i tako potencijalno usporilo globalno zagrevanje i njegovo efekte (sve pod uslovom da verujete da je globalno zagrevanje u toku). Opisana pojava može predstavljati svojevrsnu negativnu povratnu spregu – promena koja je uzrokovana zagrevanjem, radi protiv samog zagrevanja. „Ne znamo tačno šta uzrokuje spuštanje oblaka“ kaže Dejvis, „ali to može biti i zbog promena u kretanju oblaka koje je, nekada dozvoljavalo oblacima da se penju na veće visine.“

Satelit TERRA će sakupljati informacije o oblacima do kraja ove decenije, a podatke koje im dostavlja MISR, naučnici će pažljivo pratiti i analizirati.

MISR, kojim upravlja laboratorija za mlazni pogon pri agenciji NASA (NASA’s Jet Propulsion Laboratory) je jedan od 5 instrumenata koji se nalaze na satelitu TERRA, lansiranog još decembra meseca 1999. godine. Sam instrument koristi 9 kamera  koje su postavljene pod različitim uglovima u odnosu na posmatranu sliku. Cilj ovakvog razmeštaja je dobijanje STEREO slike (stereo ovde ima smisao prostora i prostornosti) oblaka oko cele planete, što onda omogućava merenje njihovog kretanja i visine.

Pomenuta laboratorija za mlazni pogon (JPL) je lansirala još jedan satelit koji prati kretanje oblaka oko planete – CloudSat, 2006. godine. Ovaj satelit (prvi ovog tipa) poseduje merne uređaje koji su u stanju da „iseku“ sliku kroz oblake i da tako „vide“ njihovu vertikalnu strukturu. To daje novu perspektivu osmatranja iz svemira. Uloga novijeg satelita je da obezbedi podatke koji će poboljšati prikaz oblaka u globalnim modelima. To će poboljšati predviđanje stvaranja i kretanja oblaka i što je najvažnije – bolje spoznaje uloge oblaka u procesu promene klime.

Klimatski eksperiment – pumpanjem vode u atmosferu uticalo bi se na globalnu promenu klime

Zvuči šašavo, ali naša planeta će se tako ohladiti.

Možda…

Ideja je sledeća. Uzmete mnogo veliki balon (veličine fudbalskog stadiona), pošaljete ga na visinu od 20 km iznad površine Zemlje, povežete ga sa zemljom gigantskim crevom, kroz koji će te pumpati ogromnu količinu sitnih čestica. Zašto? Pa, jednostavno. Sa toliko čestica u stratosferi, sunčevi zraci se neće tako lako probijati do površine planete i, samim tim, biće manje zagrevanje. To bi, ukratko bio veliki plan i odgovor na globalno zagrevanje.

Prikaz koncepta "hlađenja" klime na Zemlji koristeći kao inspiraciju efekat, koji nastaje prilikom erupcija vulkana

Pa, opet, tim britanskih akademika je već preuzeo prve korake ka realizovanju opisane ideje. Sprovođenje ovako velikih projekata, čije se posledice mogu osetiti na globalnom nivo se mogu svrstati u kategoriju geo-inženjeringa. Inspiracija za ovakav poduhvata je nađena u efektu koji imaju dešavanja posle vulkanske erupcije. Velika količina čestica koju izbaci vulkanska erupcija efektivno smanjuje priliv sunčevih zraka. Veliki balon i rasejavanje čestica po stratosferi je, ništa drugo, nego kopiranje tog efekta u kontrolisanim uslovima.

Pre nego što se pristupi izvođenju potpunog sistema, prvo je neophodno testirati princip na manjem modelu. Podržan sa 1,6£ miliona vladinog novca, naučnici će poslati balon na visinu od 1 km na nekoj lokaciji na moru. Crevo će prenositi ništa drugo do vodu, ali će to istraživačima omogućiti da provere tehničku izvodljivost celog plana. Krajnji cilj je da se testira uticaj aerosol čestica kada se jednom nađu u stratosferi.

Unutar organizacije SPICE (Stratospheric particle injection for climate engineering), osnovane od strane britanske vlade, neki istraživači su razmatrali druge ideje i metode dovođenja velikog broja aerosol čestica na velike visine. Razmatrane su rakete, visoki dimnjaci, avioni, ali je pristup u kome se koristi balon pokazao najviše potencijala, i najmanje problema prilikom izvođenja. Naravno, to je sve još uvek u teoriji. Istraživače finansira inženjerski i fizičarski istraživački konzilijum (Engineering and Physical Sciences Research Council).

„Ukupna masa cele instalacije će biti nekoliko stotina tona. To je težina od nekoliko duplih autobusa. Zamislite, samo, koliki to balon mora biti, da bi držao zapreminu nekoliko duplih autobusa – zaista mora biti veliki. Pričamo o prečniku od 100-200 m.“ kaže Oksfordski predavač na odseku za inženjerstvo Hju Hant (Hugh Hunt).

„Crevo će biti kao ono što se koristi u bašti, samo 20 km dugačko, i pumpaćemo materijal kroz njega. Važno je da ćemo imati ventil na njemu s kojim ćemo moći da kontrolišemo protok čestica do stratosfere.“

Tvrdi se da balonski eksperiment neće imati uticaja na atmosferu, a sem toga omogući će da se testira i tzv „beljenje oblaka na niskim visinama“, geo-inženjerska metoda koju podržava, ni manje, ni više sam Bil Gejts (Bill Gates), vlasnik i direktor kompanije Microsoft. Osnova metode beljenja oblaka je tome da se poveća odbojna moć oblaka na nižim visinama, i samim tim, povećavajući procenat sunčevih zraka koji će se odbiti, smanjiti opšte zagrevanje tla. Koristila bi se slana voda, a kristali soli koji bi se našli u vazduhu bi difuzno odbijali svetlost, čineći oblak beljim.

Kako god da prođe cela stvar, postoji dosta negodovanja u Britaniji i Americi, vezano za sprovođenje ovog projekta. Pogotovo, ako se sprovede na nivou cele planete, tačnije, da se posledice osete preko celog globusa. Prvenstveno se ističe uticaj na padavine, i indirektno, na promenjene uslove koje bi se odrazili na proizvodnju hrane. Čak i da se metoda pokaže uspešnom, ona i dalje ne daje rešenje za nakupljeni  ugljen dioksid (CO2) u atmosferi. Ovaj gas je odgovoran za povećanu kiselost mora.

„Ovde nije samo veliko crevo koje visi, to se dešava i sa celim planom. Ceo projekat predstavlja veliko bacanje para i vremena i kazuje na to da Ujedinjeno Kraljevstvo ne obraća pažnju na direktive Ujedinjenih Nacija. Nema neku korisnu svrhu i ne bi trebalo dozvoliti da se sprovede ovaj plan.“, kaže Pat Muni (Pat Moony), predsedavajući ETC grupe iz Kanade, ne vladine organizacije koja se zalaže za socijalno odgovorno razvijanje i korišćenje tehnologije.

Slično tome stavu, Majk Čajlds (Mike Childs), vođa organizacije zelenih Friends of the Earth kaže: “Rado ćemo pogledati nove tehnologije koje će smanjiti prisustvo ugljen dioksida (CO2) u vazduhu, ali nam, zaista, nisu potrebne lebdeće šeme koje će reflektovati sunčevu svetlost nazad u svemir, kada nemamo ideju kako će se to odraziti na ceo klimatski sistem na planeti.“

Međutim, princip geo-inženjeringa na nivou planete podržava Sir Martin Ris (Sir Martin Rees), nekadašnji predsednik Kraljevskog Udruženja, koje je u svom izveštaju iz 2009. godine zaključilo da bi bilo dobro imati „plan B“, ako vlada ne smanji emisije određenih gasova.

Sveukupno gledano, opšta reakcija na predloženu ideju je pretežno negativna, i ako se sa druge stane slažu da celu stvar treba sprovesti u delo iz čisto istraživačkih pobuda. Emitovanje čestica u stratosferu, kao koncept, je za većinu neprihvatljiva ideja.

Prema poslednjim informacijama, ceo eksperiment sa balonom je trebao biti sproveden tokom oktobra meseca, ali, iako se desio, rezultati još nisu dostupni.

Sem toga postoje još neke ideje kako poboljšati klimatsku situaciju na planeti, sve u domenu geo-inženjeringa.

Potencijalna rešenja geo-inženjeringa

„Hranjenje“ okeana

Milione i milione gvozdenih plombi bi trebalo postaviti u okeane da se pospešio razvoj fitoplanktona (phytoplankton). Cilj bi bio da se pojača biološka produktivnost i aktivnost i na taj način „izvuče“ CO2 iz atmosfere. Mnogi eksperimenti su sprovedeni, uključujući i obogaćivanje 900 km2 Atlantika. Rezultati su bili razočaravajući.

Svemirska ogledala

Ogromna ogledala, bi mogla biti postavljena u orbitu oko Zemlje, i ona bi odbijala sunčeve zrake.  Međutim, njihova količina, troškovi i potencijalne posledice primene predstavljaju prevelike probleme. Ova ideja se smatra ne realističnom i u rangu je sa kopanjem Meseca da bi se stvorio zaštitni oblak prašine oko planete.

Izbeljivanje oblaka

Već pomenuta ideja povećanja udela vode u nižim oblacima bi učinila da oblaci više reflektuju sunčevu svetlost. Metoda bi bila bezopasna i jeftina, ali mora biti sprovedena na nivou cele planete da bi dala ikakv rezultat. Podržano od strane Bil Gejtsa.

Veštačko drveće

Klimatolog Valace Broker (Wallace Broecker) je predložio 60 metara visoko veštačko drveće, postavljeno svuda po svetu, koje bi „izvlačilo“ CO2 iz vazduha primenom filtra, i zatim bi ga uskladištilo pod zemlju. Ovo drveće bi moglo eliminisati više ugljen dioksida iz vazduha nego odgovarajuće živo drveće.

Albino efekat

Ova ideja je posebno otkačena. Po njoj, učinili bi ceo svet svetlijim, bojenjem puteva u belo, bacanjem samo svetlo bojenog otpada u okeane, genetski modifikovati žitarice da budu svetlije, postaviti odbijajuće (po svetlost) slojeve plastike po pustinji. Sve to bi učinilo da se više sunčevih zraka odbije nazad u svemir.

Zarobljavanje i skladištenje ugljenika

Ugljen dioksid koji nastaje prilikom upotrebe fosilnih goriva u električnim postrojenjima bi se skupljao na samom kraju procesa i uskladištio pod zemljom. Ova metoda funkcioniše, ali povećava  potrebe ovih postrojenja za neophodnim gorivom za 25-40%, što je zaista mnogo.

Oblaci iznad nas su, možda, posledica kosmičkih zraka

Skorašnji eksperimenti koje sprovode fizičari pokušavaju da ispitaju povezanost promene klime sa „bombardovanjem“ radijacije iz svemira.

nogući scenario nastanka oblaka, kao posledica aktivnosti kosmičkih zraka

Ideja je intrigantna i pomalo neobična: „kosmički zraci“ iz dalekog i dubokog svemira bi mogli biti odgovorni za formiranje oblaka u Zemljinoj atmosferi i promenu klime. Pa, opet, naučnici iz instituta CERN (Evropska laboratorija za istraživanje velikih energija u Ženevi), su našli početni dokaz za takvu hipotezu.

Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature, predstavlja tek preliminarne rezultate, ali to daje dovoljno materijala za dugoročno istraživanje uticaja svemirske radijacije na promenu klime na Zemlji.

Kosmički zraci su uglavnom protoni sa velikom energijom, koji prolaze, skoro, kroz celu atmosferu. Izvor: astro.uchicago.edu

Već jedan vek unazad, naučnici imaju spoznaju da naelektrisane čestice iz svemira konstanto naleću na Zemljinu atmosferu. Ova kosmička radijacija, se uglavnom sastoji od protona koje su „ispalile“ super nove. Kako protoni prolaze kroz atmosferu, mogu jonizovati različite čestice, a među njima i one koje nisu tako dobre za nas, otrovne. Rezultat prolaza kroz atmosferu je nastajanje sitnih kondenzovanih kapljica koje se u velikom broju zovu aerosol. Tada, moguće je formiranje oblaka oko aerosola.

Ima još promenljivih u ovoj priči oko nastajanja oblaka.

Količina svemirskog zračenja koja dođe do Zemlje zavisi i od Sunca. Kada  Sunce emituje veće količine radioaktivnog zračenja, nastaje magnetno polje koje u tom periodu štiti našu planetu od spoljnog zračenja. Drugačije rečeno, kada je aktivnost Sunca u nekom svom minimumu, više zračenja dolazi do Zemlje sa ostalih izvora.

Zračenje koje dolazi sa Sunca, takođe, ima važan uticaj na nivo izloženisti kosmičkim zracima

Iznesene činjenice su opšte prihvaćene, ali postavlja se pitanje da li kosmičko zračenje ima važan uticaj na klimu planete?

Još od kraja prošlog veka, neki su sugerisali ideju, da je povećana aktivnost Sunca, u stvari, ta koja ne valja. Zbog manjka kosmičkih zraka manja je i „proizvodnja oblaka“ u našoj atmosferi, što daje veću izloženost Suncu, a to za konačnu posledicu daje veći nivo zagrevanja planete. Drugi kažu da nema statističkog dokaza postojanja ovakvog efekta.

 Polarizovano sočivo

„Previše je razdvojenosti u stavovima, a prema mom mišljenju postoji veliko i važno područje našeg poimanja stvarnost gde je naše znanje vrlo skormno, barem u ovom trenutku.“ kaže Džasper Kirkbi (Jasper Kirkby), fizičar pri CERN-u. Posebno ističe važnost malih, kontrolisanih istraživanja čiji je cilj da se utvrdi tačan efekat kosmičkih zraka na hemiju atmosfere.

Da bi to još bolje spoznali, Kirkbi i njegov tim su odlučili da deo Zemljine atmosfere spuste na samu površinu, u okviru eksperimenta koji se zove Cosmic Leaving Outdoor Droplets (CLOUD – u prevodu OBLAK). Napravili su specijalnu komoru, koju su popunili sa vazduhom velike čistoće (što bliže idealnoj smesi gasova koji čine vazduh – Azot N, kiseonik O, i ugljen-dioksid CO2) i gasovima za koje se veruje da kreiraju oblake: vodena para, sumpor dioksid (SO2), ozon (O3) i amonijak (NH3).  Bombardovali su unutrašnjost komore sa protonima koji se koriste i u eksperimentu sa velikim hadronskim sudaračem (LHC – Large Hadron Collider). Kako sintetički kosmički zraci prolaze kroz atmosferu komore, naučnici prate promene koje se dešavaju unutar nje.

Autor i njegovo delo - Kirkbi i komora koja je specijalno izrađena za potrebe eksprimenta CLOUD

Prvi rezultati ukazuju da na to da kosmički zraci proizvode promenu. Deluje da visoko energetski protoni pospešuju stvaranje čestica veličine nano metra (10-9). Merenja su pokazala da posle izloženosti protonima, broj takvih čestica biva povećan i preko 10 puta. „Međutim“, Kirkbi dodaje, „te čestice su premale da bi poslužile kao „seme“ za stvaranje novih oblaka. Trenutno, to ne daje ikakvu informaciju o mogućnosti stvaranja oblaka zbog uticaja kosmičkih zraka, ali predstavlja važan prvi korak.“ dodaje on.

Naučnici koji zastupaju oprečne ideje o posledicama kosmičkih zraka na klimu, nalaze da su dobijeni rezultati vrlo korisni, ali i dalje izvlače različite zaključke na osnovu njih.

„Naravno, ima još mnogo stvari koje treba istražiti,“ kaže Henrik Svensmark (Henrik Svensmark), fizičar pri Tehničkom univerzitetu Danske u Kopenhagenu, koji tvrdi da postoji veza između kosmičkog zračenja i promene klime.

Drugi se ne slažu.

Eksperiment CLOUD „ne potvrđuje vezu“, protivi se Majk Lokvoud (Mike Lockwood), fizičar koji se bavi istraživanjem svemira i fizikom ekologije, pri univerzitetu u Redingu u Engleskoj, koji je vrlo skeptičan. Lokvud kaže da brzina nastajanja nano čestica nije dovoljna da bi bila značajna u odnosu na druge procese koji formiraju oblake.

„Smatram da je ovo eksperiment koji je značajan i koji je trebao ranije da se obavi“, kaže Pirs Forster (Piers Forster), klimatolog na unverzitetu Leeds, koji je istraživao vezu između kosmičkih zraka i klime za poslednji naučni Internacionalni skup o klimatskim promenama. Za sada, „eksperiment postavlja više pitanja, nego što daje odgovore.“

Kirkbi se nada da će eksperiment dati odgovor na pitanje o uticaju kosmičkih zraka. U narednim godinama, kaže on, njegova grupa planira da sprovede eksperiment sa većim česticama u komori i nadaju se da će u nekom trenutku proizvesti veštačke oblake u njenoj unutrašnjosti. „Predstoji ceo niz merenja koji će potrajati, skoro, sledećih pet godina“, tvrdi on, „Ali, kada se jednom izvrše, zaokružićemo problematiku, na ovaj ili onaj način.“

Ako vas tema interesuje, možete poslušati i videti samog Kirkbija kako objašnjava osnove sprovednog eksprimenta.