Artificial intelligence

Video thứ sáu: Chuẩn bị cho trận chung kết SubT

Các nhà khoa học đã biết trong nhiều thập kỷ rằng khí thải dạng hạt từ tàu có thể có tác động đáng kể đến các đám mây địa tầng thấp trên đại dương. Trong các bức ảnh vệ tinh, các phần của đại dương trên Trái đất có những dải mây trắng sáng tương ứng với các tuyến đường vận chuyển. Những đám mây sáng nhân tạo này là kết quả của các hạt nhỏ do các con tàu tạo ra và chúng phản xạ ánh sáng mặt trời trở lại không gian nhiều hơn so với những đám mây không bị xáo trộn và nhiều hơn cả đại dương xanh thẫm bên dưới. Vì những “đường ray con tàu” này chặn một số năng lượng của mặt trời đến bề mặt Trái đất, chúng ngăn cản một số sự ấm lên có thể xảy ra. Sự hình thành các đường ray tàu được điều chỉnh bởi các nguyên tắc cơ bản giống nhau đằng sau tất cả sự hình thành đám mây. Mây xuất hiện tự nhiên khi độ ẩm tương đối vượt quá 100 phần trăm, bắt đầu ngưng tụ trong khí quyển. Các giọt đám mây riêng lẻ hình thành xung quanh các hạt cực nhỏ được gọi là hạt nhân ngưng tụ đám mây (CCN). Nói chung, sự gia tăng CCN làm tăng số lượng các giọt đám mây trong khi giảm kích thước của chúng. Thông qua một hiện tượng được gọi là hiệu ứng Twomey, nồng độ cao của các giọt này làm tăng khả năng phản xạ của các đám mây (còn được gọi là albedo). Các nguồn phát sinh CCN bao gồm sol khí như bụi, phấn hoa, bồ hóng, và thậm chí cả vi khuẩn, cùng với ô nhiễm nhân tạo từ các nhà máy và tàu. Ở những vùng xa xôi của đại dương, hầu hết CCN có nguồn gốc tự nhiên và bao gồm muối biển do sóng biển va vào. Hình ảnh vệ tinh cho thấy “dấu vết con tàu” trên đại dương: những đám mây sáng hình thành do các hạt do tàu phun ra.Jeff Schmaltz / Nhóm phản ứng nhanh MODIS / GSFC / NASA Mục đích của Dự án MCB là xem xét liệu có cố tình thêm muối biển CCN không đến những đám mây biển thấp sẽ làm mát hành tinh. CCN sẽ được tạo ra bằng cách phun nước biển từ tàu. Chúng tôi hy vọng rằng nước biển phun ra sẽ ngay lập tức khô trong không khí và tạo thành các hạt muối nhỏ, chúng sẽ bốc lên tầng mây thông qua sự đối lưu và hoạt động như hạt giống cho các giọt mây. Các hạt được tạo ra này sẽ nhỏ hơn nhiều so với các hạt do sóng va chạm, vì vậy sẽ chỉ có một sự gia tăng tương đối nhỏ về khối lượng muối biển trong khí quyển. Mục tiêu là tạo ra những đám mây sáng hơn một chút (từ 5 đến 10 phần trăm) và có thể tồn tại lâu hơn những đám mây điển hình, dẫn đến nhiều ánh sáng mặt trời bị phản xạ trở lại không gian hơn. “Can thiệp khí hậu bằng năng lượng mặt trời” là thuật ngữ chỉ các dự án như của chúng tôi liên quan đến việc phản chiếu ánh sáng mặt trời để giảm sự nóng lên toàn cầu và các tác động nguy hiểm nhất của nó. Các đề xuất khác bao gồm rắc các hạt silicat phản chiếu lên các tảng băng ở cực và bơm các vật liệu có đặc tính phản xạ, chẳng hạn như sunfat hoặc canxi cacbonat, vào tầng bình lưu. Không có cách tiếp cận nào trong lĩnh vực non trẻ này được hiểu rõ, và tất cả chúng đều tiềm ẩn những rủi ro lớn chưa biết. Việc can thiệp khí hậu bằng năng lượng mặt trời không phải là sự thay thế cho việc giảm phát thải khí nhà kính, điều này là bắt buộc. Nhưng việc cắt giảm như vậy sẽ không giải quyết được sự nóng lên do các khí nhà kính hiện có đã có trong bầu khí quyển. Khi các tác động của biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng và đạt đến các ngưỡng hạn chế, chúng ta có thể cần các phương án để ngăn chặn những hậu quả thảm khốc nhất đối với hệ sinh thái và cuộc sống của con người. Và chúng ta sẽ cần hiểu rõ về cả hiệu quả và rủi ro của các công nghệ can thiệp khí hậu bằng năng lượng mặt trời để mọi người có thể đưa ra quyết định sáng suốt về việc có nên thực hiện chúng hay không. Nhóm của chúng tôi, có trụ sở tại Đại học Washington, Trung tâm Nghiên cứu Palo Alto (PARC) và Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương, bao gồm các chuyên gia về mô hình khí hậu, tương tác giữa aerosol-đám mây, động lực học chất lỏng và hệ thống phun. Chúng tôi nhận thấy một số lợi thế chính của việc làm sáng đám mây biển so với các hình thức can thiệp khí hậu mặt trời được đề xuất khác. Sử dụng nước biển để tạo ra các hạt mang lại cho chúng ta một nguồn nguyên liệu dồi dào, lành mạnh với môi trường, hầu hết trong số đó sẽ được trả lại đại dương thông qua quá trình lắng đọng. Ngoài ra, MCB có thể được thực hiện từ mực nước biển và không phụ thuộc vào máy bay, do đó chi phí và lượng khí thải liên quan sẽ tương đối thấp. Tác động của các hạt lên mây là tạm thời và mang tính cục bộ, vì vậy các thí nghiệm về MCB có thể được thực hiện trên các khu vực nhỏ và khoảng thời gian ngắn (có thể phun vài giờ mỗi ngày trong vài tuần hoặc vài tháng) mà không ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường hoặc khí hậu toàn cầu. Những nghiên cứu nhỏ này vẫn mang lại thông tin quan trọng về tác động của việc làm sáng da. Hơn nữa, chúng ta có thể nhanh chóng ngừng sử dụng MCB, với việc chấm dứt tác dụng của nó rất nhanh. Can thiệp khí hậu bằng năng lượng mặt trời là thuật ngữ bao hàm cho các dự án liên quan đến việc phản chiếu ánh sáng mặt trời để giảm sự nóng lên toàn cầu và các tác động nguy hiểm nhất của nó. Dự án của chúng tôi bao gồm ba lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Trước tiên, chúng ta cần tìm hiểu xem liệu chúng ta có thể tăng khả năng phản xạ một cách đáng tin cậy và có thể dự đoán được hay không. Để đạt được mục tiêu này, chúng ta sẽ cần phải định lượng việc bổ sung các hạt muối biển được tạo ra làm thay đổi số lượng giọt trong những đám mây này như thế nào và nghiên cứu cách các đám mây hoạt động khi chúng có nhiều giọt hơn. Tùy thuộc vào điều kiện khí quyển, MCB có thể ảnh hưởng đến những thứ như tốc độ bay hơi của các giọt đám mây, khả năng tạo mưa và thời gian tồn tại của đám mây. Việc định lượng các hiệu ứng như vậy sẽ yêu cầu cả mô phỏng và thí nghiệm hiện trường. Thứ hai, chúng tôi cần thêm mô hình để hiểu MCB sẽ ảnh hưởng như thế nào đến thời tiết và khí hậu cả ở địa phương và toàn cầu. Điều quan trọng là phải nghiên cứu bất kỳ hậu quả tiêu cực không mong muốn nào bằng cách sử dụng các mô phỏng chính xác trước khi bất kỳ ai xem xét việc thực hiện. Nhóm của chúng tôi ban đầu đang tập trung vào việc lập mô hình cách các đám mây phản ứng với CCN bổ sung. Tại một số thời điểm, chúng tôi sẽ phải kiểm tra công việc của mình với các nghiên cứu thực địa quy mô nhỏ, từ đó sẽ cải thiện các mô phỏng khu vực và toàn cầu mà chúng tôi sẽ thực hiện để hiểu các tác động tiềm tàng của MCB trong các tình huống biến đổi khí hậu khác nhau. Lĩnh vực nghiên cứu quan trọng thứ ba là phát triển một hệ thống phun có thể tạo ra kích thước và nồng độ của các hạt cần thiết cho các thí nghiệm hiện trường quy mô nhỏ đầu tiên. Chúng tôi sẽ giải thích bên dưới cách chúng tôi giải quyết thách thức đó. Một trong những bước đầu tiên trong dự án của chúng tôi là xác định những đám mây có thể làm sáng tốt nhất. Thông qua các nghiên cứu mô hình và quan sát, chúng tôi xác định rằng mục tiêu tốt nhất là các đám mây địa tầng, có độ cao thấp (khoảng 1 đến 2 km) và nông; chúng tôi đặc biệt quan tâm đến stratocumulus “sạch”, có số lượng CCN thấp. Sự gia tăng albedo của đám mây với việc bổ sung CCN nói chung là mạnh trong những đám mây này, trong khi ở những đám mây sâu hơn và đối lưu cao hơn, các quá trình khác quyết định độ sáng của chúng. Những đám mây trên đại dương có xu hướng là những đám mây tầng sạch, điều này thật may mắn, vì những đám mây làm sáng trên bề mặt tối, chẳng hạn như đại dương, sẽ mang lại sự thay đổi albedo cao nhất. Chúng cũng thuận tiện gần với chất lỏng mà chúng ta muốn phun.

Back to top button