Ter nuvens no céu esfria o dia, refletindo a luz do sol e sombreando a terra. Algumas pessoas propuseram que usemos esse tipo de efeito reflexivo para resfriar o planeta - uma noção conhecida como geoengenharia solar.

Os pesquisadores sugeriram que isso, juntamente com a cobertura de nuvens atual, poderia reduzir as temperaturas globais. Contudo, refletir a luz solar não é um processo que elimina os gases de efeito estufa e seus efeitos. O que acontece quando as nuvens interagem com altos níveis de dióxido de carbono (CO ₂ )?

Um estudo financiado pela NASA e pela NSF com contribuições dos pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) Colleen Kaul e Kyle Pressel investiga essas questões. Especificamente, eles examinam como as nuvens interagem com a radiação em diferentes condições, níveis particularmente elevados de gases de efeito estufa.

A equipe de pesquisa, tudo no Instituto de Tecnologia da Califórnia na época, desenvolveu um método de modelagem de nuvens que acopla simulações de alta resolução das nuvens estratocúmulos que cobrem grandes extensões do oceano com um modelo climático simples. Essas nuvens são os principais refletores da radiação solar e persistem devido ao resfriamento da radiação de ondas longas, onde os topos das nuvens liberam energia na forma de baixa energia, ondas de luz infravermelha.

O resfriamento de ondas longas é crítico para conectar as nuvens ao ar úmido na superfície do mar que as alimenta. Contudo, este processo natural pode ser interrompido por altas concentrações de gases de efeito estufa, como CO ₂ , metano, e óxido nitroso que pode absorver a luz infravermelha.

Simulando nuvens nos trópicos

Os pesquisadores usaram uma simulação de grande redemoinho, uma forma de modelar matematicamente o movimento da atmosfera, para representar com precisão a dinâmica da nuvem. Eles combinaram isso com um estabelecido, modelo simples de clima tropical, permitindo-lhes usar a simulação de grandes redemoinhos para explorar questões relacionadas ao clima.

A equipe de pesquisa usou dados retirados de áreas reais de nuvens como base para criar seu patch de nuvem representativo simulado. Este patch então serviu como o modelo geral para nuvens estratocúmulos que poderiam estar sujeitas a mudanças nos níveis de CO ₂ , com foco em isolar seus efeitos na radiação infravermelha.

Quando CO ₂ os níveis alcançaram 1, 700 ppm (mais que quadruplicar os níveis atuais), as nuvens simuladas se tornaram muito instáveis ​​e se dissiparam. Depois disso, mesmo se o CO ₂ nível diminuiu abaixo do limite de instabilidade, as nuvens não se reformaram, mostrando um ponto crítico na atmosfera onde as nuvens estratocúmulos não são mais capazes de existir de forma estável.

Assim que as nuvens desaparecerem, o clima modelado aquece rápida e dramaticamente. Em um cenário extremo onde as tendências atuais de aquecimento continuam por mais de um século, CO global ₂ os níveis podem atingir níveis altos o suficiente para dissipar as nuvens de estratocúmulos e fazer com que a temperatura da superfície do mar tropical - um indicador do aquecimento geral - aumente em 5 ° C.

Manter as temperaturas baixas é complicado

Isso indica que as nuvens estratocúmulos são extremamente sensíveis às mudanças na radiação infravermelha de ondas longas. A tendência das nuvens se dissiparem com altos níveis de CO ₂ indica que a geoengenharia solar não é uma opção à prova de falhas para resfriar o planeta. Pode funcionar para ganhar algum tempo adicional, mas depois de um certo ponto o clima pode aquecer rapidamente sem esforços adicionais para mitigar as emissões.

Os pesquisadores que exploram as complexas interações que governam o mundo natural têm muitas considerações a ter em mente. Modelos que permitem a exploração de diferentes aspectos do sistema terrestre serão a chave para a compreensão das ramificações potenciais de qualquer plano.