أظهر باحثون في الولايات المتحدة أن تأثير مضاعفة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على المناخ يصبح أكثر وضوحًا مع ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون. وهذا التأثير، الذي لم يؤخذ في الاعتبار في التقديرات السابقة لميزانية إشعاع الأرض، يفسر حوالي نصف التباين بين تقديرات حساسية المناخ لزيادة ثاني أكسيد الكربون. كما يقترح أيضًا نهجًا جديدًا محتملاً للهندسة الجيولوجية.

يتم تسخين سطح الأرض عن طريق الإشعاع الشمسي، وتبعث الأشعة تحت الحمراء مرة أخرى إلى الفضاء. ومع ذلك، يتم امتصاص الكثير من الأشعة تحت الحمراء بواسطة ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى في الغلاف الجوي السفلي (التروبوسفير). هذا يحبس الحرارة تمامًا مثل زجاج الدفيئة. وبدون ظاهرة الاحتباس الحراري، لن تكون الأرض دافئة بما يكفي لتكوين الماء السائل ولن تتمكن من دعم الحياة.

على مدى القرنين الماضيين، أدى النشاط البشري إلى زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، مما أدى إلى تعزيز ظاهرة الاحتباس الحراري وارتفاع درجة حرارة سطح الأرض والتروبوسفير.

تأثيرات الستراتوسفير

ومع ذلك، فإن هذا الوصف هو تبسيط. على ارتفاع حوالي 8-15 كم فوق سطح الأرض تقع طبقة التروبوبوز، وفوقها توجد طبقة الستراتوسفير. يمتص الستراتوسفير أيضًا الإشعاع الشمسي الوارد ويعيد بث الطاقة بأطوال موجية للأشعة تحت الحمراء، والتي يعود معظمها إلى الفضاء. وبما أن مصدر الحرارة الرئيسي للستراتوسفير يأتي من الأعلى، فإنه يكون أكثر دفئًا في الأعلى.

يوضح عالم الغلاف الجوي: «بينما ترتبط طبقة التروبوسفير بالسطح عن طريق تدفقات الحرارة المضطربة، فإن التبادل الحراري الوحيد في الستراتوسفير يحدث من خلال الإشعاع». بريان سودن من جامعة ميامي في فلوريدا. "عندما نضيف ثاني أكسيد الكربون، فإننا نزيد الانبعاثية عند الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء، مما يجعل طبقة الستراتوسفير ترغب في إصدار المزيد من الإشعاع." ولابد من إدراج هذا عند حساب "التأثير الإشعاعي" الناتج عن زيادة ثاني أكسيد الكربون، وهو مقياس لمدى الخلل في توازن الطاقة الإشعاعية للأرض.

يعد التأثير الإشعاعي عاملاً حاسماً في التنبؤات المناخية التي تصدرها الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC)، ولكن دقتها كانت محل شك كبير على مدى السنوات الثلاثين الماضية. على سبيل المثال، اختلفت النماذج المختلفة بنسبة تصل إلى 30% حول التأثير الإشعاعي الناتج عن مضاعفة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. والآن يعتقد سودن وزملاؤه أنهم قادرون على تفسير جزء كبير من هذا التناقض غير المفسر حتى الآن.

ظروف ما قبل الصناعة

"تقريبًا جميع الحسابات السابقة للتأثير الإشعاعي الناتج عن ثاني أكسيد الكربون ستأخذ مناخًا لملامح درجة الحرارة من ظروف ما قبل الصناعة، على سبيل المثال - بحيث يكون لديك توزيع عالمي لدرجة الحرارة والرطوبة و280 جزءًا في المليون من ثاني أكسيد الكربون - وسوف تكرر ذلك يشرح سودن ذلك، ولكن بدلًا من 280 جزءًا في المليون، يمكنك مضاعفته. "يمكنك حتى القيام بذلك باستخدام نطاق: نحن نعلم أن التأثير من ثاني أكسيد الكربون لا يزيد بشكل خطي ولكن مع اللوغاريتم من 1 جزء في المليون إلى شيء مثل 10,000 جزء في المليون... لكن كل هذه الحسابات تفترض نفس علم المناخ - وهنا كان هناك انفصال". : لن تتوقع نفس درجة الحرارة والرطوبة عند 10 جزء في المليون كما هو الحال مع 100 جزء في المليون أو 1000 جزء في المليون. ولذلك طور الباحثون نماذج لكيفية تغير التأثير الإشعاعي مع زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

هناك تنبؤ غير بديهي يعود تاريخه إلى أول التنبؤات التفصيلية لتغير المناخ الناتج عن النشاط البشري في الستينيات، وتم التحقق منه تجريبيا، وهو أن طبقة الستراتوسفير تبرد لأن زيادة ثاني أكسيد الكربون تزيد من انبعاثيتها، مما يؤدي إلى فقدان المزيد من الحرارة إلى الفضاء. وفي الوقت نفسه، يطلق التروبوسفير في الجزء السفلي حرارة أقل لأن زيادة ثاني أكسيد الكربون تحبس المزيد من الأشعة تحت الحمراء.

"عندما تزيد الانبعاثية، عليك خفض درجة الحرارة حتى تظل طبقة الستراتوسفير في حالة توازن إشعاعي." ويعني هذا التبريد أنه عند وجود تركيزات أعلى من ثاني أكسيد الكربون، تنخفض درجة الحرارة أكثر ويصبح من الصعب على الأرض أن تشع الحرارة بعيدًا. وبالتالي فإن التأثير الإشعاعي لثاني أكسيد الكربون يصبح أكبر من أي وقت مضى. كل مدخلات إضافية من ثاني أكسيد الكربون  وبالتالي له تأثير إجبار أكبر.

وباتباع هذا المنطق، يبحث الباحثون الآن عن أفكار جديدة للهندسة الجيولوجية. وقد ركزت الدراسات السابقة على استخدام الهباء الجوي الذي يعكس ضوء الشمس مرة أخرى إلى الفضاء: "في هذا العمل، نقترح استخدام الهباء الجوي الامتصاصي لتدفئة [الستراتوسفير] ويؤدي إلى تأثير أصغر لثاني أكسيد الكربون، كما يقول هاوزهي هو، الذي قاد العمل عندما كان طالب دكتوراه في سودن وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة برينستون. وتدعم هذه الفكرة حقيقة أن ثوران بركان جبل بيناتوبو عام 1991، والذي تسبب في تبريد طبقة التروبوسفير بشكل كبير، كان مصحوبًا باحترار الستراتوسفير بسبب هباء الكبريتات.

يقول: "هذه نتيجة مهمة جدًا لمجتمع المناخ، فهي تحل لغزًا كبيرًا حول ما إذا كنا نتعامل بإخلاص مع العمليات التي تؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري أم لا". وليام كولينز مختبر لورانس بيركلي الوطني في الولايات المتحدة، وهو المؤلف الرئيسي المنسق للتقييم السادس للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. "ما أظهره [سودن وزملاؤه] هو أن مجتمع المناخ يقوم بعمل أفضل بكثير مما كنا نعتقد منذ عقود. كانت النماذج صحيحة طوال الوقت، وكنا نختبرها بطريقة خاطئة. لقد كانوا يقدمون دائمًا إجابة أفضل مما كنا نعتقد.

تم وصف البحث في علوم.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/stratospheric-effect-boosts-global-warming-as-carbon-dioxide-levels-rise/