Атмосферу предложили охладить йодидом висмута

Если каждую неделю распылять в тропопаузе от двух килограмм до двух тонн йодида висмута(III), то можно охладить земную поверхность на величину от −0,07 до −0,09 ватт на квадратный метр, причем всю тропопаузу обрабатывать не требуется, достаточно сосредоточиться на подходящих зонах в тропиках. Впрочем, такой геоинженерный метод приведет к практически двукратному повышению облачности на высоте 16-18 километров, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances.

Водяной пар — главный парниковый газ, чей вклад в парниковый эффект составляет более 70 процентов или около 30 градусов Цельсия. Если бы в Атмосфере Земли не было такого количества водяного пара, средняя температура воздуха на планете была бы отрицательной. Ученые сходятся во мнении, что для ограничения потепления необходимо резкое снижение антропогенных выбросов парниковых газов, которое может быть достигнуто снижением потребления ископаемого топлива. Однако существует и другой путь — геоинженерный. Он может заключаться в распылении аэрозолей в атмосфере, увеличении альбедо суши или океана, либо в снижении содержания водяного пара в атмосфере. Подробнее об этих методах мы писали в материале «Я тучи разведу руками». Пока геоинженерные методы существуют по большей части в виде концепций, а лабораторных и тем более натурных экспериментов в этом направлении проведено немного.

Ученые из NASA и Национального управления океаническими и атмосферными исследованиями США под руководством Джошуа Шварца (Joshua Schwarz) провели моделирование удаления водяного пара из атмосферы. Они исходили из того, что при распылении частиц, образующих ледяные ядра конденсации, запускаются микрофизические процессы осаждения капель воды. Цель такого геоинженерного эксперимента — снизить поток водяного пара в стратосферу через тропопаузу. В качестве вещества-ледообразователя они выбрали йодид висмута(III) в виде твердых частиц диаметром 10 или 100 нанометров.

С помощью лагранжевых одномерных микрофизических модельных симуляций авторы смоделировали образование, рост, сублимацию и оседание кристаллов льда при распылении BiI₃ в тропопаузе над тропическими широтами. Они опирались на данные об относительной влажности и объемах воздушных масс в тропопаузе, полученные беспилотным летательным аппаратом NASA Global Hawk во время миссии ATTREX. Оказалось, что распыление йодида висмута(III) способно снизить среднюю концентрацию водяного пара в тропопаузе заданной области на 10 процентов, что эквивалентно охлаждающему эффекту от −0,07 до −0,09 ватт на квадратный метр. При этом, однако, проявится и побочный эффект: частота возникновения облаков на высоте 16-18 километров вырастет с 0,11 до 0,19.

Осаждение на ледяные частицы может удалить порядка семи процентов воды, поступающей в стратосферу через тропопаузу. При этом нет смысла воздействовать на всю тропопаузу: для обработки хорошо подходят зоны с большим объемом пересыщенного влагой воздуха, и они занимают относительно небольшие области размером с площадь Австралии. По оценкам ученых, для стабильного охлаждения необходимо распылять от двух килограммов до двух тонн BiI₃ еженедельно, и это количество они сочли достижимым. Авторы подчеркнули, что их моделирование представляет лишь первичную оценку потенциала геоинженерного метода осаждения воды на ледяные частицы, и для его развития нужно разобраться с побочными эффектами и внимательней отнестись к подбору вещества, с помощью которого будет осуществляться образование ледяных ядер.

Охлаждающий эффект на атмосферу оказывают и уже присутствующие в ней аэрозоли. Недавно ученые уточнили оценку эффекта Туми, который заключается в увеличении концентрации и уменьшении размеров водяных капель внутри облаков за счет образования новых ядер конденсации. Таким образом атмосфера охлаждается на 0,75 ватт на квадратный метр.