How Aerosols Brighten Clouds — and Cool the Planet | Sarah J. Doherty | TED

Translator: Artin Niasti Reviewer: shirin etebar

So I'm a climate scientist,

من یک اقلیم‌شناس هستم.

and based on that,

شرط می‌بندم فکر می‌کنید اینجا آمده‌ام تا درباره راه‌های مختلفی حرف بزنم

I bet you think I'm here to tell you about all the ways

that we're making the climate warmer.

که ما باعث گرم شدن زمین می‌شویم.

But I'm not actually going to do that today

راستش من قصد ندارم امروز به آن سمت بروم،

because I think you already know that part of the story.

چون فکر می‌کنم آن بخش ماجرا را همین الان هم می‌دانید.

I want to tell you instead a story about unintended consequences.

در عوض، روایت امروزم درباره تبعات ناخواسته است.

For many of us, it's really easy to forget

خیلی از ما به راحتی فراموش می‌کنیم که

that in addition to emitting a lot of greenhouse gases,

علاوه بر تولید مقادیر زیادی گاز گلخانه‌ای،

humans have been adding a lot of particulate pollution

انسان‌ها کلی ذرات معلق هم

to the atmosphere.

به جو فرستاده‌اند.

These small particles, which we scientists call aerosols,

این ذرات کوچک که ما دانشمندان به آنها ایروسول می‌گوییم

are responsible for the death of between four and 10 million people a year

هر ساله عامل مرگ چهار تا ده میلیون نفر

around the globe.

در سراسر دنیا هستند.

For much of the world, this remains a major public health crisis.

در بیشتر نقاط جهان این بحرانی برای سلامت عمومی است.

And because of that, there are significant efforts underway

و به همین خاطر فعالیت‌های زیادی

to clean up the source of these emissions,

برای حذف منابع این آلاینده‌ها در جریان است

which is fantastic.

که فوق‌العاده است.

But here's the thing.

ولی مشکل اینجاست:

The unintended consequence of doing that

نتیجه ناخواسته این کار

is that we might actually be accelerating climate warming.

شتاب دادن به گرمایش جهانی است.

And that's because most of these aerosols actually cool climate.

چون بیشتر این ایروسول‌ها اتفاقا باعث سردتر شدن اقلیم می‌شوند.

I spent my career as a climate scientist

من فعالیتم به عنوان محقق اقلیم‌شناسی را

studying how aerosols in the atmosphere around the globe

صرف این کردم که بدانم ایروسول‌های موجود در جو

absorb sunlight in the atmosphere

چطور نور خورشید را جذب می‌کنند

and increase the reflection of sunlight away from our planet.

و بازتاب نور را افزایش می‌دهند و از سیاره ما دفعش می‌کنند.

Aerosols directly scatter sunlight back to space,

ایروسول‌ها باعث پراکنش نور خورشید به سمت فضا می‌شوند،

and when they mix into clouds,

و وقتی با ابرها ترکیب می‌شوند

they can make clouds brighter or more reflective.

می‌توانند ابرها رو درخشان‌تر یا بازتابنده‌تر کنند.

And both of these effects act to cool the climate

و هر دوی این تغییرات با کاهش میزان نوری که به سطح می‌رسد

by reducing the amount of sunlight that's available to heat the surface.

و زمین را گرم می‌کند، باعث خنک‌تر شدن اقلیم می‌شوند.

We estimate that right now,

ما تخمین می‌زنیم که هم اکنون

aerosols from human activities are cooling climate

ایروسول‌های انسان‌ساز به اندازه نیم درجه

by about half a degree Celsius.

اقلیم را خنک‌تر می‌کنند.

In other words, if it weren't for these climate effects,

به بیانی دیگر، اگر این ذرات نبودند

we would already be experiencing significantly worse climate impacts

الان باید با اثرات اقلیمی به شدت بدتر از وضع کنونی مواجه می‌بودیم.

than we already are.

So here's a conundrum.

پس چالش ما این است.

As we clean up the air for human health,

همینطور که برای بهبود کیفیت هوا و سلامت انسان

we're reducing the concentration of these aerosols in the atmosphere,

غلظت این ایروسول‌ها را در جو کاهش می‌دهیم،

and we're removing the source of climate cooling.

همزمان داریم یک عامل خنک کننده اقلیم را هم حذف می‌کنیم.

And because these aerosols only last in the atmosphere for about a week,

از آنجایی که ایروسول‌ها فقط در حدود یک هفته در جو باقی می‌مانند،

their cooling effect goes away almost immediately

بعد از توقف انتشارشان این اثر خنک کنندگی

after we stop emitting them.

تقریبا به طور آنی از بین می‌رود.

Unlike greenhouse gases,

برخلاف گازهای گلخانه‌ای

which continue to warm for decades to centuries.

که برای دهه‌ها و قرن‌ها به گرمایش ادامه می‌دهند.

Here's a second conundrum.

چالش دوم این است:

While our best estimate is that aerosols are cooling climate

بر اساس بهترین تخمین ما ایروسول‌ها

by about half a degree Celsius,

در حدود نیم درجه دما را کاهش می‌دهند،

this effect could be quite a bit smaller,

ولی این اثر ممکن است به میزان قابل توجهی کوچک‌تر

or it could be a lot bigger.

یا بسیار بزرگ‌تر باشد.

It's possible that aerosols right now are cooling climate

ممکن است که ایروسول‌ها هم اکنون

by up to almost a full degree Celsius.

تا حدود یک درجه کامل زمین را خنک‌تر کنند.

And because we don't know

به این علت که نمی‌دانیم

how much of a cooling effect these aerosols are currently providing,

هم اکنون اثر خنک‌کنندگی ایروسول‌ها تا چه حد است

we don't know how much of a climate warming they're going to unmask

نمی‌شود گفت که با پاکسازی هوا چقدر

as we clean up the air.

گرم شدن آب و هوا را از بین می‌برند.

So let's step back and talk a little bit more

بیایید چند قدم به عقب برویم و کمی درباره

about how it is that aerosols cool climate

اینکه ایروسول‌ها چطور اقلیم را خنک‌تر می‌کنند

and why these effects are so uncertain.

و دلیل این مقدار از عدم قطعیت حرف بزنیم.

So aerosols mostly cool climate

به طور کلی ایروسول‌ها

by increasing the reflection of sunlight from clouds.

با افزایش بازتاب نور خورشید توسط ابرها اقلیم را خنک می‌کنند.

This increase in cloud brightness from aerosols

این افزایش درخشندگی ابرها

is not generally very visibly apparent

معمولا خیلی با چشم قابل تشخیص نیست

because clouds are just so naturally variable in their brightness.

زیرا درخشندگی ابرها به طور طبیعی خیلی متغیر است.

ولی یک حالت که در آن این پدیده با چشم قابل تشخیص است

But a case where it is really visually obvious

is in what we call ship tracks.

در چیزی است که ما پس‌دمه می‌نامیم.

So what you're looking at here is a satellite image

تصویری که می‌بینید، یک تصویر ماهواره‌ای

off the west coast of North America.

از ساحل غربی آمریکای شمالی است.

And you can see that there are these lines of clouds

می‌توانید خطوطی از ابرها را ببینید

that are brighter or more reflective than the clouds around them.

که درخشان‌تر یا بازتابنده‌تر از ابرهای اطرافشان هستند.

So to understand what's going on here,

برای درک ساز و کار این پدیده

you first have to know that cloud droplets always form on an aerosol.

باید دانست که ریزقطرات ابر همیشه حول یک ایروسول شکل می‌گیرند.‌‌‌‌‌

Out over the ocean, there's just not generally that many aerosols

به طور کلی، تعداد ایروسول‌ها در هوای بالای اقیانوس زیاد نیست.

in the atmosphere.

So what you end up with

در نتیجه

شما ابری دارید که از تعداد کمتری قطره بزرگتر ساخته شده.

is a cloud with a small number of larger droplets.

Well, along comes your ship,

اینجا است که کشتی وارد می‌شود

and it's adding aerosols to the atmosphere

و ایروسول‌هایی را وارد جو و ابرها می‌کند.

and to the clouds.

The water gets distributed over those aerosols,

آب بین این ایروسول‌ها توزیع می‌شود

and you now have a cloud with a large number of smaller droplets.

و نتیجه‌اش ابری است با تعداد زیادی ریز قطره کوچک‌تر.

This change in droplet size increases the reflectivity of the cloud.

این تغییر در اندازه ذرات باعث افزایش درخشندگی ابر می‌شود.

Now this is not just happening where ship emissions are mixing into clouds.

البته این پدیده فقط به مواقعی که آلاینده کشتی‌ها با ابر مخلوط می‌شود محدود نیست.

This is actually mostly happening over broad regions of the planet

این عموما در پهنه‌های بزرگی از زمین

where pollution aerosols mix into clouds.

که آلاینده‌ها با ابر ترکیب می‌شوند اتفاق می‌افتد.

So I've shown you here a very striking example

پس من یک مثال خیلی جالب

of where pollution aerosols are clearly making clouds more reflective.

برای تاثیر مثبت آلاینده‌ها بر روی ابرها ارائه دادم.

But this actually doesn't always happen.

ولی این حالت همیشه رخ نمی‌دهد.

And why is that?

به چه علت؟

Well, I'm going to give you scientists' two very favorite answers.

به شما دو پاسخ مورد علاقه دانشمندان را ارائه می‌دهم:

It’s complicated. And it depends.

پیچیده است. و بستگی دارد.

(Laughter)

(خنده حضار)

If you have ever looked at clouds for very long,

اگر تا به حال به ابرها دقت کرده باشید،

you could see that they’re incredibly complex,

متوجه پیچیدگی فوق‌العاده

and they are constantly evolving.

و تغییر و تحول دائم آنها شده‌اید.

When you add aerosols to clouds,

وقتی به ابرها ایروسول اضافه می‌کنید،

it doesn't just change their droplet size,

فقط اندازه قطرات‌شان نیست که تغییر می‌کند،

it actually can then change how they evolve

علاوه بر آن رفتار ابر تغییر کرده

in ways that also affect cloud brightness.

که باز هم بر درخشندگی ابر اثر می‌گذارد.

Depending on the details of the atmospheric conditions,

بسته به خصوصیات و شرایط جو،

clouds can be made either more or less reflective with the addition of aerosols,

درخشندگی ابرها ممکن است با افزایش ایروسول‌ها بیشتر یا کمتر شود

or not really changed at all.

یا کاملا بدون تغییر بماند.

But what we do know is that under the right conditions,

ولی چیزی که ما می‌دانیم این است که در شرایط خاصی

aerosol additions to clouds can make them quite a bit brighter.

اضافه شدن ایروسول به ابر می‌تواند آن را درخشان‌تر کند.

So this poses an interesting question.

این سوال جالبی پیش می‌آورد.

Might it be possible to rapidly reduce climate warming

آیا می‌توان گرمایش را به شکلی مؤثر

by mimicking this effect

با بازآفرینی این اثر

that pollution aerosols are already having on clouds,

که آلاینده‌ها روی ابرها دارند

but do so by adding natural aerosols rather than pollution to clouds?

با استفاده از ایروسول‌های طبیعی به جای آلاینده‌ها کاهش داد؟

Specifically by adding sea salt aerosol to clouds over the ocean,

به خصوص با افزودن ایروسول‌های نمک دریایی به ابرهای اقیانوس،

where sea salt aerosols already act as seeds for cloud droplet formation.

جایی که به طور طبیعی نیز نمک به عنوان پایه‌ای برای تشکیل ریزقطرات عمل می‌کند.

Well we start with studying this problem using computer models.

ما مطالعه روی این پرسش را در ابتدا با مدل‌های کامپیوتری آغاز کردیم.

And when we add tiny sea salt aerosols to the clouds over the ocean

در مدل‌های اقلیم، وقتی به ابرهای اقیانوس ایروسول‌های ریز نمک

in global climate models,

اضافه کردیم،

we find that brightening just a fraction of the clouds over the ocean

دیدیم که درخشان کردن بخش اندکی از ابرهای اقیانوسی

does, in fact, rapidly and significantly reduce climate warming

به سرعت و به شکل قابل توجهی گرمایش ناشی از

from greenhouse gases.

گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد.

So these models indicate it is possible.

پس این مدل‌ها نشان می‌دهند که چنین کاری امکان‌پذیر است.

But here's the problem.

ولی مشکل اینجا است.

These global-scale models

مدل‌های بزرگ‌مقیاسی که

used to study the climate impacts of marine cloud brightening,

برای مطالعه آثار درخشان‌سازی به کار رفته

lack the ability to resolve all of these detailed interactions

نمی‌توانند تعاملات پیچیده

between aerosols and clouds.

بین ابر و ایروسول را توضیح بدهند.

So they can't tell us how much cloud brightening is possible or where.

پس نمی‌توانند به ما بگویند چقدر درخشان‌سازی در هر نقطه قابل دستیابی است.

For that problem,

برای رفع این مشکل،

we have to turn to models that cover much more localized areas of the globe

باید به مدل‌هایی رجوع کنیم که مساحت محدودتری را پوشش می‌دهند.

but that include many, many more details about aerosols, clouds

ولی شامل جزئیات بسیار بسیار بیشتری درباره ایروسول‌ها، ابرها

and how they interact.

و تعاملات میان آنها هستند.

So what we really need is better real-world data

پس نیاز ما داده‌های واقعی بهتری است

that we can use to test and inform these models

که از آنها برای آزمایش و بهبود این مدل‌ها

that we use to study marine cloud brightening.

در مطالعه درخشان‌سازی ابرها استفاده کنیم.

Now with this problem, as with many problems in the world,

در رابطه با این مسئله، مانند بیشتر مسائل عالم،

the devil is in the details.

«شیطان در جزئیات است».

Many of the most uncertain aspects

بسیاری از زوایای نامعلوم

of the potential for marine cloud brightening

در مورد امکان درخشان‌سازی ابرها

have to do with how really small-scale air motions in clouds,

به حرکت‌های هوا در درون ابر

we're talking over like a few square kilometers,

در مقیاس کوچکِ چند کیلومتر مربعی

respond to the addition of aerosols.

و واکنش هوا به اضافه شدن ایروسول‌ها مرتبط اند.

So being able to systematically study how clouds respond to aerosols,

پس توانایی مطالعه ساختارمند واکنش ابر به ایروسول،

just like a single plume of aerosols,

فقط یک توده ایروسول،

over a small area of clouds,

در یک مساحت کوچک از ابر

could go a long way to improving these climate models.

تاثیر زیادی در بهبود این مدل‌ها دارد.

And I want to tell you today about a powerful approach

امروز مایلم درباره رویکرد مؤثری

that our team is developing to do just that.

که تیم ما برای این مسئله توسعه داده صحبت کنم.

So based on what I just said,

براساس مواردی که تا الان عنوان شد

you probably won't be surprised to learn

احتمالا شگفت زده نمی‌شوید اگر بگوییم

that that approach is to add a single plume of sea salt aerosols

که این رویکرد عبارت است از اضافه کردن یک توده از ایروسول‌های نمک

to a small area of clouds over the ocean

به مساحت کمی از ابرهای اقیانوسی

and see how those clouds respond.

و سپس مشاهده واکنش ابرها.

Basically, to make a single clean ship track.

اساسا این کار مثل درست کردن یک پس‌دمۀ تمیز است.

Now, the observations for studies like this

مشاهدات در همچین آزمایشی

would look a lot like those we've been doing for decades

شباهت زیادی دارد به چیزی که دهه‌ها

to study how pollution aerosols are already affecting clouds.

برای مطالعه تاثیرات آلاینده‌ها روی ابرها انجام می‌دادیم.

Research aircraft filled with specialized instruments

می‌توان از هواگردهای تحقیقاتی مجهز به دستگاه‌های ویژه

can be used to measure in great detail the atmospheric conditions

برای اندازه‌گیری دقیق شرایط اتمسفر،

the aerosols, the clouds

ایروسول‌ها، ابرها

and how they all vary.

و تغییرات‌شان استفاده کرد.

The difference between what we've done here in the past

تفاوت کاری که قبلا انجام می‌دادیم

and what we would do with these new controlled aerosol studies,

با این مطالعات کنترل شده روی ایروسول

is that we would be able to actually compare clouds

این است که این‌بار می‌توانیم ابرهایی که

that have different aerosol concentrations

غلظت ایروسول متفاوت دارند

but that are otherwise the same.

ولی در سایر متغیرها یکسان‌اند را با هم مقایسه کنیم.

This would allow us to quantify where changes in cloud reflectivity

این به ما اجازه می‌دهد تغییرات کمّی در بازتابندگی ابر

are actually being caused by the aerosols,

که نه در نتیجه عوامل دیگر،

rather than just varying due to other factors.

بلکه دقیقا به خاطر ایروسول‌ها به وجود آمدند را اندازه بگیریم.

Now it turns out that generating the sea salt aerosol plume

چیزی که فهمیدیم این بود که تولید ایروسول نمک

with the right characteristics for doing these controlled aerosol studies

که ویژگی‌های موردنیاز این مطالعات کنترل شده را داشته باشد

is a significant technological challenge.

یک چالش فنی جدی است.

The aerosols need to be just right.

ایروسول‌ها باید دقیقا مطابق نیازمندی ما باشند.

To date,

تا امروز،

no one has demonstrated the ability to generate

هیچ کس توانایی تولید ایروسول

both the size and quantity of aerosols you would need to do these studies

در اندازه و با مقادیر مورد نیاز

where you would consistently and appreciably brighten marine clouds.

برای دستیابی به نتایج محسوس و یکنواخت در این تحقیقات را نمایش نداده است.

As a climate scientist trying to better understand

به عنوان محقق اقلیمی که تلاش دارد

how aerosols affect clouds and climate,

تاثیر ایروسول‌ها بر ابرها و اقلیم را مطالعه کند،

I am really thrilled to be part of a team

خوشحالم که عضو تیمی هستم

that is developing a new instrument to meet that challenge.

که در حال توسعه ابزاری جدید برای رسیدن به این هدف است.

Our new cloud aerosol research instrument is specifically designed

دستگاه تحقیقاتی جدید ما با هدف

to generate a very large number of very, very tiny sea salt aerosols.

تولید مقادیر بسیار زیاد از ایروسول‌های نمک در اندازه خیلی خیلی ریز طراحی شده.

These aerosols are about 1,000th of the width of a human hair,

این ایروسول‌ها به اندازه یک هزارم عرض موی انسان هستند

because that's the size that's ideal for marine cloud brightening.

که اندازه ایده‌آل برای درخشان کردن ابرها است.

I'm also really excited to be able to tell you

من خیلی هیجان‌زده هستم

that we've just started our first scientific studies with this instrument.

تا درباره اولین فعالیت‌هایمان با این دستگاه با شما صحبت کنم.

This happened just two weeks ago.

این مربوط به همین دو هفته پیش است.

We've set up our new Coastal Atmospheric Aerosol Research and Engagement Facility

ما تاسیسات ساحلیِ ترویجی-پژوهشیِ ایروسول‌های جوی را

on the flight deck of the USS Hornet Sea, Air and Space Museum

بر روی عرشه پرواز ناو موزه یواس‌اس هورنت

in Alameda, California.

در آلامیدای کالیفرنیا برپا کردیم.

So on the Hornet,

روی هورنت،

we are making observations at multiple locations

ما در چندین نقطه در طول عرشه پرواز

along the flight deck

به ثبت اندازه گیری‌ها از توده ایروسول می‌پردازیم

of the sea salt aerosol plume

that is being generated with our new instrument.

که با این دستگاه جدید تولید می‌کنیم.

These measurements are going to allow us to study how the aerosol evolves

این مشاهدات به ما اجازه می‌دهند تا تغییراتی را مطالعه کنیم که برای ایروسول

as it's transported towards clouds.

در حرکتش به سوی ابر رخ می‌دهد.

It's also letting us study whether or not this instrument is delivering

به‌علاوه، با این آزمایش می‌توانیم عملکرد دستگاه و ایروسول‌های تولید شده را

the right aerosol, with the right characteristics

از حیث داشتن ویژگی‌های مطلوب

for use in later studies at sea,

برای استفاده در مطالعات آتی

of the single plume experiment and how clouds respond.

و آزمایش توده نمک و رفتار ابرهای دریایی بررسی کنیم.

We've set up this study specifically at a museum

ما در یک موزه مستقر شدیم

to make it easily accessible to the public,

تا دسترسی عموم، مربیان و پژوهشگران دیگر

educators and other researchers.

به خودمان را آسان‌تر کنیم.

And we consider this level of openness

ما این مقدار شفافیت و دسترسی را

to be a really important part of our program.

بخش مهمی از برنامه‌مان می‌دانیم.

And that's because we're hoping

چون امیدواریم که

that the work at the CAARE research facility

فعالیت‌های مرکز تحقیقاتی CAARE

can be the start of broader international engagement in this research,

نقطه آغازی بشود برای مشارکت گسترده بین‌المللی در این حوزه،

particularly by our colleagues in historically marginalized communities

به خصوص توسط همکارانمان در جوامع محروم‌تر

who are the most vulnerable to climate change.

که در مقابل تغییرات اقلیمی آسیب‌پذیرتر هستند.

Their direct engagement in this research is absolutely critical

مشارکت مستقیم آنها در این پژوهش

to having equitable and informed discussions

برای رسیدن به گفتمان منصفانه و آگاهانه

about whether we ever would use marine cloud brightening to cool climate

درباره استفاده احتمالی از این روش برای خنک کردن اقلیم

as a way of addressing climate risks.

و دفع خطرات اقلیمی کاملا حیاتی است.

Now don’t get me wrong,

از حرف من برداشت اشتباه نکنید،

marine cloud brightening will not reverse the effects of greenhouse gases.

درخشان کردن ابرهای دریایی اثر گازهای گلخانه‌ای را معکوس نمی‌کند.

This is not a solution to the climate crisis.

این راه‌حل بحران اقلیم نیست.

I really have to repeat that.

دوباره تکرار می‌کنم.

This is not a solution to the climate crisis.

این یک راه‌حل برای بحران اقلیم نیست.

However, marine cloud brightening might be a way of treating

درخشان‌تر کردن ابرهای دریایی می‌تواند راهی برای

the main symptom of the problem,

درمان علامت اصلی این بیماری

which is too much heat in the atmosphere and ocean.

یعنی گرمای زیاد اتمسفر و اقیانوس باشد.

We believe that the world needs the best information possible

ما باور داریم که دنیا به بهترین داده‌های ممکن نیاز دارد

to decide whether approaches like marine cloud brightening

تا بتواند روش‌هایی مانند درخشان‌سازی ابرهای دریا را

might be a component of how we chart a safer course

به عنوان بخشی از راه‌حل

into a future that now includes a rapidly and dangerously warming climate.

برای مدیریت آینده‌ی خطرناکی بررسی کند که گرمایش اقلیم هم جزئی از آن است.

We also believe it's really critical

ما معتقدیم که درک نقش در حال تحول ایروسول

that we better understand the evolving role of aerosols

in climate change and the climate system

در اقلیم و تغییرات اقلیمی بسیار مهم است،

if we don't want to be flying blind

اگر بخواهیم از غافلگیر شدن

into the coming couple decades of climate change.

در دهه‌های آینده جلوگیری کنیم.

I hope that I've left you as excited as I am

امیدوارم توانسته باشم شما را هم مثل خودم

about these new capabilities we're developing

برای توانایی‌هایی که در حال توسعه‌شان هستیم هیجان‌زده کنم.

to study these really important questions.

And I invite you all to come join us at our new CAARE research facility.

و از شما دعوت می‌کنم از مرکز تحقیقاتی جدید ما بازدید کنید.

Thank you.

ممنونم.

(Applause)

(تشویق)