NetBC: Closing knowledge gaps in order to quantify the net climate impact of atmospheric Black Carbon

Sot: En utfordrende bit av klimapuslespillet Få menneskeskapte utslipp har så mange ulike forbindelser til klimaet som sot - men mange av dem er fortsatt vitenskapelig usikre. Gjennom prosjektet NetBC har vi satt fokus på noen av disse: Hvor lenge sotpartikler holder seg svevende etter utslipp, og hvor de blir av; hvor effektive de er som frø for ispartikler høyt i atmosfæren; og den totale klimavirkningen av dagens utslipp av sot. Sot slippes ut fra ufullstendig forbrenning. Kildene er alt fra biler, industri og skogbranner, til matlaging i vedfyrte ovner - og engangsgriller. Etter utslipp holder de små partiklene seg svevende i noen dager, og fraktes med vær og vind. I atmosfæren tar sot opp solstråling, og virker dermed oppvarmende på samme måte som en drivhusgass. I tillegg kan sot påvirke både dannelsen av skyer, hvor hvite de blir og hvor lenge de lever. Sot kan lande på snø og få den til å smelte raskere, og den endre hvor lett det dannes iskrystaller i kald luft. NetBC har bidratt til den vitenskapelige forståelsen av klimavirkningen til sot gjennom fire relaterte aktiviteter: Vi har bidratt til flymålinger av konsentrasjonen av sot i atmosfæren, og analysert resultatene fra en rekke målekampanjer. Her har vi blant annet vært med på å avdekke store ulikheter i sotmengden over Atlanterhavet og Stillehavet, gjennom samarbeid med NASA og flykampanjen Atom. Videre har vi analysert hva de ulike flymålingene forteller om levetiden til sot etter utslipp. Jo mer effektivt sot vaskes ut av regn, eller omdannes kjemisk i atmosfæren, jo kortere vil levetiden være ? og jo mindre sot vil det være over avsidesliggende steder som verdenshavene og Arktis. Gjennom NetBC har vi bidratt til å avdekke at levetiden til sot er kortere enn hva de fleste av dagens klimamodeller beregner. Dette innebærer i tur at beregninger av effektene av dagens totale menneskeskapte utslipp - fra partikler og drivhusgasser - har en usikkerhet vi må jobbe mer for å redusere, om vi vil ha gode anslag for fremtidig klimarisiko. Videre har vi, gjennom sammenligning av beregninger fra to store klimamodeller, funnet likhetstrekk i hvordan sot påvirker temperatur og nedbørdannelse avhengig av hvor høyt den svever i atmosfæren. Dette setter oss bedre i stand til å redusere nettopp de usikkerhetene som ligger i dagens modellberegninger, og vil danne grunnlaget for videre arbeid i denne retningen. Dernest har vi gjennom NetBC satt fokus på evnen sot kan ha til å sette i gang dannelsen av ispartikler i atmosfæren. Disse partiklene blir til isskyer, eller til skyer som består av en blanding av is og vanndråper, og disse påvirker i tur klimaet. Gjennom beregninger med en av verdens mest avanserte klimamodeller innen dette området - i samarbeid med Universitetet i Oslo og Yale i USA - har vi avdekket at sotpartikler fra menneskeskapte utslipp i dag antakelig utgjør en avkjøling - og dertil en som kan være nesten like sterk som oppvarmingen de står for gjennom opptak av solenergi. Dette vil være med på å svekke de totale anslagene for klimavirkningen fra sot i dagens klima. Til sist har vi levert, og bidratt til, en rekke oppsummerende arbeid som ser på den totale klimavirkningen til sot, fra alle dens ulike forbindelser med solstråling, varmestråling, atmosfære og skyer. En av disse er den sjette hovedrapporten til FNs Klimapanel, hvor resultatene våre har vært synlige i de relevante kapitlene. Vi har avdekket at den totale temperatureffekten av dagens sotutslipp neppe overstiger 0.1 °C, noe som er svakere enn de fleste tidligere anslag, og vil få betydning for fremtidige vurderinger av begrensning av sotutslipp som klimatiltak. I alt har NetBC latt oss ta flere skritt videre i å avdekke og avgrense de ulike måtene sotutslipp påvirker dagens klima. Resultatene fra prosjektet setter oss i stand til å gi bedre og mer detaljerte risikovurderinger, og å flytte fokus fra globale vurderinger og over på de lokale effekten endringer av sotutslipp vil ha - for eksempel i India og Kina i tiårene som kommer.

Vitenskapelige resultater: NetBC har bidratt til å redusere usikkerheten rundt klimavirkningen til menneskeskapte utslipp av sot, og å bedre kunnskapen om effekten av absorbsjon av energi fra aerosoler i atmosfæren. Resultatene er brukt i den ferske Sjette Hovedrapporten til FNs Klimapanel (IPCC). Innsamling av målinger: NetBC har delfinansiert målekampanjer med fly, ledet fra Storbritannia, og arbeidet med å analysere resultatene. Nettverk: NetBC har arrangert en rekke internasjonale workshops og konferanser, både alene og som sesjoner på etablerte konferanser om årsmøtene til AGU og EGU. Karriereutvikling: NetBC har understøttet flere yngre forskere, og har fremmet deres vitenskapelige synlighet og nettverksmuligheter. Konkret inkluderer dette deltakelse i IPCC og i samarbeid som AeroCom og RAMIP. Videre arbeid: NetBC har åpnet nye vitenskapelige problemstillinger, som hvordan raske endringene i sotutslipp over Asia kan påvirke nedbør.

Is Black Carbon (BC) a good candidate for climate mitigation policy? BC is a major topic among policy makers considering the role of aerosols and other short lived atmospheric components in climate mitigation scenarios. Through measurements and modelling, NetBC will deliver urgently needed science input to policy makers on the envelope of possibilities that BC provides. The net climate impact of BC cannot presently be rigorously constrained. Global BC emissions, its distribution through the atmosphere, and its climate interactions are poorly known. Recent research, e.g. by the NetBC team, has also highlighted the importance of additional effects, such as the semi-direct effect and the impact of BC on cirrus clouds. Hence, there is an urgent need for additional BC measurements, theoretical understanding, and - crucially - combinations of the two. 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, transport and other detailed processes - BC emissions - atmospheric BC radiative forcing, 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. Good measurements of BC concentration profiles are still scarce. Modelling of BC profiles is an active research topic, but further effort on using measurements to rigorously constrain models and the climate impact of BC is highly needed. NetBC will - provide the community with precise measurements of BC vertical profiles, over both source and remote regions - provide modelling studies of BC direct, indirect and semi-direct forcing, using in-house tools, in support of new and existing measurements - provide a revised estimate of the net atmospheric radiative forcing from BC today