Ubiegły rok był najcieplejszym rokiem w historii Ziemi. Nowe badanie wykazało, że część rekordowego ciepła w 2023 r., prawie 20 procent, prawdopodobnie była wynikiem zmniejszonych emisji siarki z przemysłu żeglugowego. Znaczna część tego ocieplenia skoncentrowała się na półkuli północnej.
Wyniki badań, przeprowadzonych pod kierunkiem naukowców z Pacific Northwest National Laboratory, należącego do Departamentu Energii, opublikowano dzisiaj w czasopiśmie Geophysical Research Letters.
Przepisy wprowadzone w 2020 r. przez Międzynarodową Organizację Morską wymagały około 80-procentowej redukcji zawartości siarki w paliwie żeglugowym używanym na całym świecie. Ta redukcja oznaczała, że do atmosfery Ziemi przedostawało się mniej aerozoli siarki.
Gdy statki spalają paliwo, dwutlenek siarki przedostaje się do atmosfery. Pobudzone przez światło słoneczne, chemiczne mieszanie się w atmosferze może pobudzać powstawanie aerozoli siarkowych. Emisje siarki, forma zanieczyszczenia, mogą powodować kwaśne deszcze. Zmiana została wprowadzona w celu poprawy jakości powietrza wokół portów.
Ponadto woda lubi skraplać się na tych maleńkich cząsteczkach siarczanu, ostatecznie tworząc liniowe chmury znane jako ślady statków, które mają tendencję do gromadzenia się wzdłuż morskich szlaków żeglugowych. Siarczan może również przyczyniać się do tworzenia innych chmur po przepłynięciu statku. Ze względu na swoją jasność, chmury te są wyjątkowo zdolne do chłodzenia powierzchni Ziemi poprzez odbijanie światła słonecznego.
Autorzy zastosowali podejście uczenia maszynowego, aby przeskanować ponad milion obrazów satelitarnych i określić ilościowo malejącą liczbę śladów statków, szacując 25 do 50 procent redukcji widocznych śladów. Tam, gdzie liczba chmur spadła, stopień ocieplenia ogólnie wzrósł.
Dalsze prace autorów symulowały skutki aerozoli na statkach w trzech modelach klimatycznych i porównywały zmiany chmur do obserwowanych zmian chmur i temperatury od 2020 r. Według nowej pracy mniej więcej połowa potencjalnego ocieplenia spowodowanego zmianami emisji statków zmaterializowała się w ciągu zaledwie czterech lat. W niedalekiej przyszłości prawdopodobnie nastąpi więcej ocieplenia, ponieważ reakcja klimatyczna nadal się rozwija.
Wiele czynników — od oscylujących wzorców klimatycznych po stężenia gazów cieplarnianych — determinuje globalną zmianę temperatury. Autorzy zauważają, że zmiany emisji siarki nie są jedynym czynnikiem przyczyniającym się do rekordowego ocieplenia w 2023 r. Skala ocieplenia jest zbyt znacząca, aby przypisać ją wyłącznie zmianie emisji, zgodnie z ich ustaleniami.
Ze względu na swoje właściwości chłodzące, niektóre aerozole maskują część ocieplenia spowodowanego emisją gazów cieplarnianych. Chociaż aerozole mogą przemieszczać się na duże odległości i wywierać silny wpływ na klimat Ziemi, ich żywotność jest znacznie krótsza niż gazów cieplarnianych.
Gdy stężenie aerozoli atmosferycznych nagle spada, ocieplenie może gwałtownie wzrosnąć. Trudno jednak oszacować, jak duże ocieplenie może nastąpić w wyniku tego. Aerozole są jednym z najważniejszych źródeł niepewności w prognozach klimatycznych.
„Poprawa jakości powietrza szybsza niż ograniczanie emisji gazów cieplarnianych może przyspieszyć zmiany klimatyczne” – powiedział Andrew Gettelman, naukowiec zajmujący się Ziemią, który kierował nowymi badaniami.
„W miarę jak świat szybko dekarbonizuje i zmniejsza wszystkie emisje antropogeniczne, w tym siarkę, coraz ważniejsze staje się zrozumienie, jaka może być skala reakcji klimatycznej. Niektóre zmiany mogą nastąpić dość szybko”.
Praca pokazuje również, że rzeczywiste zmiany temperatury mogą wynikać ze zmiany chmur oceanicznych, przypadkowo z siarką związaną ze spalinami statków lub z celowej interwencji klimatycznej poprzez dodanie aerozoli z powrotem nad ocean. Jednak pozostaje wiele niepewności. Lepszy dostęp do danych o położeniu statków i szczegółowych danych o emisjach, wraz z modelowaniem, które lepiej uchwyci potencjalne sprzężenie zwrotne z oceanu, może pomóc wzmocnić nasze zrozumienie.
Oprócz Gettelmana, naukowiec zajmujący się Ziemią Matthew Christensen jest również autorem pracy PNNL. Praca ta została częściowo sfinansowana przez National Oceanic and Atmospheric Administration.