Atmospheric concentrations of Black Carbon: From measurements to climate constraints

Kan vi bremse klimaendringene ved å redusere utslipp av sot? Sot - små, sorte partikler fra ufullstendig forbrenning - slippes ut gjennom alt fra skogbranner til dieselmotorer, fra fabrikker til kullfyrte ovner og engangsgriller. Siden partiklene er sorte, vil de ta opp sollys på samme måte som CO2 og andre klimagasser. Dermed bidrar en økning av sot i atmosfæren til å forsterke global oppvarming. Dessverre kjenner vi klimaeffektene til sot mye dårligere enn vi kjenner dem for CO2. En hovedutfordring er at vi hverken vet hvor mye sot som slippes ut årlig, hvor de største kildene er, eller hvor langt og høyt sot transporteres før det når bakken igjen. Alle disse faktorene er avgjørede for hvor stor rolle sot har i verdens klima - og dermed for hvor stor effekt en eventuell reduksjon i sotutslipp vil ha. I prosjektet AC/BC - Atmospheric Concentrations of Black Carbon ? har målet vært å trekke sammen ulike målinger av konsentrasjonen av sot i atmosfæren. Både eksisterende og nye målinger har blitt sammenlignet med forutsigelser fra dagens mest avanserte klimamodeller. AC/BC har spesielt fokusere på vertikale profiler av sot, det vil si hvor mye sot som finnes ved bakken relativt til høyere opp i atmosfæren. Slike profiler inneholder informasjon både om hvor lett sot transporteres i atmosfæren, og hvor sterkt dets totale klimapåvirkning er - men det er først nylig at slike målinger har blitt tilgjengelige for forskere. Blant prosjektets resultater vil vi spesielt trekke frem tre nyvinninger: 1) Studier av likheter og ulikheter mellom den atmosfæriske fordelingen av sot over de fjerntliggende havområdene midt i Atlanterhavet og Stillehavet, basert på nye målinger gjort av amerikanske NOAA (kampanjene HIPPO og ATom). Her bemerker vi spesielt en uforklart inkonsistens mellom målinger og modellberegninger utenfor Afrika, som i dag studeres videre gjennom flere relaterte prosjekter i Norge og i utlandet. 2) Bedre kunnskap om hvor lenge sot holder seg svevende i atmosfæren, basert på et større sett av flymålinger sammenlignet med modellberegninger. Vi har satt en øvre grense på fem dager (i gjennomsnitt) fra utslipp til avsetning, men også avdekket regionale forskjeller som ikke er godt representert i klimamodellene. 3) En grundig gjennomgang av hva vi vet om atmosfæriske partiklers opptak av solstråling (kortbølget absorbsjon), fra sot og andre partikkeltyper, fra bakkemålinger, flymålinger, satelitter og modellberegninger. Sammen med et internasjonalt team har vi kommet med et veikart frem mot en bedre avgrensning av dette opptaket, som i tur vil være viktig for forståelsen av tidligere og fremtidige endringer i nedbør. Vi har, gjennom prosjektet, bidratt til internasjonal nettverksbygging, blant annet gjennom å være medarrangører for en større sesjon på den årlige konferansen til European Geophysical Union (EGU), gjennom flere år. Prosjektdeltakerne har også vært svært aktive innen populærvitensapelig fremstilling av klimafaget i norske medier, og ofte vært å se i både aviser og sendinger på TV og radio.

Vitenskapelig kunnskap: Ny innsikt i fordelingen av sot i dagens atmosfære, og hvor lenge den holder seg svevende. Prosjektresultater er brukt videre i både egne og andres arbeider, og vi har håp for at de vil utgjøre en solid del av underlaget for den kommende sjette hovedrapporten til FNs Klimapanel. Nettverksbygging og beslutningsprosesser: Vi har gjennomført internasjonale workshops og sesjoner ved større konferanser. Koblingene mellom sot og klima er på agendaen hos forskere og beslutningstakere, og vi har bidratt med oppdatert kunnskap om hvor langt sot kan forventes å tranporteres etter utslipp. Karriereutvikling/"unge forskertalenter": Prosjektlederen gått fra å være relativt nyansatt ved CICERO, til å ved prosjektavslutning sitte som koordinerende hovedforfatter i FNs Klimapanel (Sjette hovedrapport (AR6), Kapittel 1, i arbeidsgruppe 1.) En rekke unge forskere har fått antatt artikler i anerkjente tidsskrifter under veiledning av prosjektlederen.

Is Black Carbon (BC) a good candidate for climate mitigation policy? Presently, both the distribution of black carbon (BC) in the atmosphere and its impacts on climate are poorly known, making it hard to answer this question with scientific rigor. Vertical profiles of BC concentrations, which have very recently become available through improved flight measurement techniques, have been shown to be a powerful tool for simultaneously constraining: - BC atmospheric lifetime, as determined by ageing, wet removal and other detailed processes - anthropogenic and natural BC emissions - BC horizontal and vertical transport - BC radiative forcing, direct and effective, which is determined both by the physical properties of BC itself, its altitude, location relative to clouds etc. None of the above factors are presently known with sufficient precision. One reason is that good measurements of BC concentration profiles are still scarce. Modelling of BC profiles is an active topic, but further effort on using measurements to rigorously constrain models and the climate impact of BC is highly needed. AC/BC will - provide the community with precise measurements of BC vertical profiles, over both source and remote regions - build a consistent repository of existing measurements and model results - provide additional modelling using in-house tools in support of new and existing measurements - synthesize available information, both data and model based, and use it as input for a rigorous statistical analysis, providing multivariate constraints on the present and future climate impact of BC Presently, BC is a major topic among policy makers considering the role of aerosols and other short lived atmospheric components in climate mitigation scenarios. Based on the core investigations in AC/BC, we will deliver timely science input to policy makers on the envelope of possibilities that BC provide.