Oscurecimiento global es un término que describe la reducción gradual de la cantidad de luz solar observada que alcanza la superficie terrestre desde la década de los años 1950. Se piensa que ha sido provocado por un incremento de partículas como el negro de carbón (o carbonilla) en la atmósfera debido a las actividades humanas, principalmente la combustión, tanto industrial como en el transporte. El efecto varía con la localización, pero globalmente la reducción ha sido del orden de un 4% en tres décadas (1970-1990). El oscurecimiento global ha interferido con el ciclo hidrológico reduciendo la evaporación y ha podido provocar sequías en algunas zonas. La tendencia se ha revertido durante la década de los 90s. El oscurecimiento global crea un efecto de enfriamiento que ha podido llevar a los científicos a subestimar los efectos de los gases de efecto invernadero enmascarando parcialmente el calentamiento global.

Contenido[ocultar]

1 Causa y efectos o 1.1 Trabajos de investigación

1.1.1 Datos de evaporimetría en tanque o 1.2 Causas probables o 1.3 Efectos

1.3.1 En relación con el calentamiento global 1.3.2 En relación con el ciclo hidrológico

2 Posible uso como paliativo del calentamiento global 3 Reciente inversión del fenómeno 4 Véase también 5 Referencias 6 Enlaces externos

o 6.1 Bibliografías o 6.2 Páginas web de interés o 6.3 Podcast o 6.4 Preguntas y respuestas o 6.5 Artículos periodísticos o 6.6 Diapositivas o 6.7 Programas de televisión

Causa y efectos [editar]

Artículos principales: Contaminación atmosférica y Balance radiativo terrestre

Actualmente se piensa que el oscurecimiento global se debe probablemente a la creciente presencia de aerosoles y otras partículas en la atmósfera. Las partículas contaminantes actúan también como núcleos de condensación en torno a los cuales se forman gotas microscópicas que van uniéndose por coalescencia. Toda nube contiene un determinado número de estas partículas pero el incremento causado por la contaminación atmosférica ha hecho que haya más de la cuenta, con lo que las nubes se cargan con una mayor cantidad de gotas más pequeñas. Este tipo de nubes se ha calculado que son más blancas, es decir que reflejan mejor la luz solar que las de gotas

más grandes pero más escasas. El balance total es que la cobertura nubosa de la Tierra devuelve al espacio más luz solar que antes.

Las nubes interceptan tanto el calor del Sol como el que es radiado por la Tierra. Sus efectos son complejos y varían según el momento, la localización y la altitud. Habitualmente, durante el día predomina la intercepción de la luz solar, produciendo un efecto de enfriamiento, sin embargo, por la noche la reemisión del calor radiado por la Tierra ralentiza la pérdida de calor del planeta reteniendo una buena parte de éste en la baja troposfera.

Trabajos de investigación [editar]

China Oriental. Docenas de incendios ardiendo en la superficie (puntos rojos) y una estrecha cortina de humo (puntos grisáceos) ocupan el espacio superior. Foto tomada por el instrumento MODIS instalado en el satélite Aqua de la NASA

A finales de los Años 60, Mikhail Ivanovich Budyko trabajó con modelos climáticos basados en balances energéticos bidimensionales simples para investigar la reflectividad del hielo1 encontró que se creaba un bucle de realimentación positivo sobre el sistema climático terrestre cuyos extremos eran la cantidad total de hielo superficial y el albedo. Cuanto más hielo y nieve se acumula, más radiación solar se refleja hacia el espacio y por tanto más se enfría la tierra y aumentan las nevadas. Otros estudios encontraron que la contaminación o las erupciones volcánicas podrían precipitar una era glacial.2

A mediados de los 80, Atsumu Ohmura, un geógrafo que investigaba en el Instituto Federal Suizo de Tecnología, encontró que la radiación solar que alcanzaba la superficie terrestre había descendido en más del 10% si se compara con las tres décadas anteriores. Sus hallazgos estaban en aparente contradicción con el calentamiento global (la temperatura global se había incrementado a ritmo constante). El hecho de que menos luz alcance la tierra significaría que tendría que enfriarse. Ohmura publicó sus resultados bajo el título Variación secular de la radiación en Europa en 1989.3 Este artículo pronto fue seguido de otros: Vivii Russak en 1990 Tendencias de la radiación solar, la nubosidad y la transparencia atmosférica a lo largo de las últimas décadas en Estonia,4

y Beate Liepert en 1994 "Radiación solar en Alemania - Tendencias observadas y valoración de sus causas".5 El oscurecimiento también fue observado en lugares de toda la ex-Unión Soviética.6 Gerry Stanhill, que estudió estas disminuciones en muchos lugares del mundo a través de muchos artículos (ver referencias) acuñó el término "Oscurecimiento global".7

El Golden Gate con las características nubes negras de California al fondo, una probable contribución al oscurecimiento global.

Trabajos de investigación independientes en Israel y Holanda a finales de los 80 mostraron una aparente reducción de la cantidad de irradiación solar,8 a pesar de la extendida evidencia de que el clima realmente se está recalentando. La tasa de oscurecimiento varía en el conjunto del planeta, pero está dentro de una media estimada entre el 2–3% por década, con la posibilidad de que la tendencia revirtiera a principios de los 90. Es difícil realizar medidas precisas, debido a la dificultad de calibrar los instrumentos que se utilizan y el problema de la cobertura espacial. No obstante, el efecto está presente casi con total certeza.

El fenómeno (en una cuantía de una disminución de la temperatura del 2–3%, como se dijo antes) es debido a cambios en la atmósfera terrestre; el valor de la radiación solar en la parte alta de la atmósfera no ha cambiado más que una fracción de este valor.9

El efecto varía mucho en todo el planeta, pero las estimaciones sobre los valores de la media en la superficie terrestre son:

5.3% (9 W/m²); en 1958–85 (Stanhill and Moreshet, 1992)7 2% por década entre 1964–93 (Gilgen et al, 1998)10 2.7% por década (total 20 W/m²); hacia el 2000 (Stanhill y Cohen, 2001)11 4% entre 1961–90 (Liepert 2002)12 13

Adviértase que estas cifras son para la superficie terrestre y no una media global real. Careciendo de medidas específicas, existe un cierto desconocimiento sobre si se da un oscurecimiento (o aumento del brillo) sobre los océanos (ver causas más abajo) aunque se tomaron medidas a lo largo de 643.7 km partiendo de la India y cruzando el océano Índico en dirección a las Islas Maldivas. Los efectos regionales probablemente son dominantes en este caso, aunque no están estrictamente confinados al área del terreno, y los efectos son dirigidos por la circulación del aire.

Encontramos las mayores cifras de reducción en el Hemisferio Norte en latitudes medias.14 La región del espectro de radiación luminosa más afectada parece ser la visible y el infrarrojo más que el corte ultravioleta del espectro.15

Datos de evaporimetría en tanque [editar]

Véase también: Tanque evaporimétrico

Durante aproximadamente los últimos 50 años se han recopilado cuidadosamente los registros de evaporimetría. Durante décadas nadie se fijó demasiado en las medidas de los tanques evaporimétricos. Pero en los 90 los científicos advirtieron algo que en su momento fue considerado muy extraño, el hecho de que la tasa de evaporación estaba cayendo, aunque se esperaba que creciera debido al calentamiento global.16 La misma tendencia se observó en China en un periodo similar. Se cita a un descenso de la radiación solar como fuerza directriz. No obstante, a diferencia de otras zonas del mundo, el descenso de la irradiación solar no fue siempre seguido por un incremento de la cubierta de nubes y las precipitaciones. Se cree que los aerosoles podrían desempeñar un papel crítico en el descenso de la irradiación solar en China.17

El productor de BBC Horizon, cree que muchos climatólogos se refieren a los datos de evaporimetría como la prueba más convincente del oscurecimiento solar.18 Los experimentos con tanques evaporimétricos son sencillos de reproducir con equipos de bajo coste, hay muchos tanques que se usan para la agricultura en todo el mundo, con muchos ejemplos y los datos han sido recopilados durante casi medio siglo. No obstante, la evaporación en estos tanques depende de algunos factores adicionales además de la radiación solar neta. Los otros dos factores principales son el déficit de presión de vapor y la velocidad del viento. Los datos evaporimétricos en tanques corroboran los datos recopilados por los radiómetros11 16 y solventan las carencias de los datos obtenidos mediante piranómetros. Ajustándose a estos factores se han comparado los datos de evaporimetría en tanque con los resultados de simulaciones climáticas.19 20

21

Causas probables [editar]

La combustión incompleta de combustibles fósiles como el diésel y la madera liberan carbonilla en la atmósfera. Puesto que la mayor parte de esta es hollín, un componente extremadamente pequeño de la contaminación del aire a nivel de superficie, el fenómeno tiene un efecto caldeante en la atmósfera en altitudes de unos dos kilómetros. También oscurece la superficie del océano absorbiendo la radiación solar.22

Experimentos en las Maldivas (comparando la porción de la atmósfera sobre las islas del norte y del sur) en los 90 mostraron que el efecto de contaminantes macroscópicos en la atmósfera en ese momento (empujados por el viento hacia el sur desde la India) provocaron una reducción del 10% en la luz solar que alcanzaba la superficie en la zona bajo la nube contaminante -una reducción mucho mayor de la esperada por la presencia de las partículas en si mismas.23

Antes de que se acometieran las investigaciones, las predicciones eran de un efecto entre un 0,5-1% por parte del material en forma de partículas; la variación que se aparta de la predicción puede ser explicada por la formación de nubes a partir de las partículas que actúan como núcleos de condensación. Las nubes son muy eficaces reflejando la luz hacia el espacio.

El fenómeno que subyace al oscurecimiento global también tiene efectos regionales. Mientras que la mayor parte de la tierra se calienta, las regiones que están a sotavento de las fuentes más importantes de contaminación atmosférica (específicamente emisiones de anhídrido sulfuroso), generalmente se han enfriado. Esto puede explicar el

enfriamiento del este de los Estados Unidos en relación al calentamiento de la parte oeste.24

Algunos climatólogos han expuesto la teoría de que las estelas de las aeronaves están implicadas en el oscurecimiento global, pero el flujo constante de de tráfico aéreo previamente implicó que esta hipótesis no podía ponerse a prueba. El parón casi completo del tráfico aéreo en la aviación civil durante los tres días que siguieron a los atentados del 11 de septiembre proporcionó una rara oportunidad para observar el clima de los Estados Unidos en ausencia del efecto de las estelas. Durante este periodo se observó una variación de 1ºC en la temperatura diurna en algunas partes de los EEUU, esto es, que las estelas de aeronaves podrían haber aumentado las temperaturas nocturnas y/o disminuido las diurnas en cantidades mayores de lo que previamente se pensaba.25

Las cenizas volcánicas transportadas por el aire pueden reflejar los rayos del sol de retorno hacia el espacio y enfriar el planeta. Se han observado caídas en la temperatura de la tierra tras grandes erupciones volcánicas como las del Monte Agung en Bali que entró en erupción en 1963, El Chichón (México) 1983, Nevado del Ruíz (Colombia) 1985, y el Pinatubo (Filipinas) 1991. Pero incluso en las erupciones importantes, las nubes de ceniza permanecen sólo durante cortos periodos.26

Efectos [editar]

El oscurecimiento global puede haber causado cambios a gran escala en los patrones climáticos. Los modelos climáticos sugieren especulativamente que esta reducción de la luz solar en la superficie puede haber conducido a la falta de monzones en el África subsahariana durante los años 1970 y los 80, junto con las hambrunas asociadas, causadas porque la contaminación del Hemisferio Norte enfriaba el Atlántico. Esta idea no está universalmente aceptada y es difícil de probar.

En relación con el calentamiento global [editar]

Véase también: Calentamiento global

Algunos científicos consideran ahora que los efectos del oscurecimiento global han enmascarado el efecto del calentamiento global, y que solucionar el oscurecimiento global podría por lo mismo tener un impacto significativo e imprevisible en las temperaturas a nivel del mar. Los trabajos iniciales para incorporar los efectos del oscurecimiento global sugieren que las temperaturas mundiales podrían elevarse en 2°C hacia el 2030 y tanto como 10°C hacia el 2100; esto supone doblar las cifras ampliamente aceptadas de 5°C de incremento en la temperatura global para el presente siglo. Si esto fuera así, semejantes incrementos provocarían la fusión del casquete de hielo de Groenlandia, reducciones serias de la extensión de las pluvisilvas tropicales y elevaciones significativas del nivel de los mares.

Una hipótesis adicional sería la de que un aumento de la temperatura podría provocar un escape rápido e irreversible de los enormes depósitos de hidratos de metano que actualmente se encuentran atrapados bajo el piso oceánico, liberando gas metano, uno de los más poderosos gases de efecto invernadero. Un mecanismo similar sería el propuesto para una de las teorías que explicarían los sucesos que condujeron a las

extinciones del Pérmico-Triásico aproximadamente hace 252 millones de años y las extinciones asociadas con el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno,27 en torno a los 55 millones de años atrás. Se estima que al planeta le costaría tanto como 100.000 años recuperar el "estado normal" tras un máximo térmico.

Esta imagen muestra el nivel de ajuste entre un modelo climático ligado a cinco factores y el registro histórico de temperatura. El componente negativo identificado como "sulfate" (sulfatos) está asociado con emisiones de aerosoles a las que se culpa del oscurecimiento global. Lectura: Climate change attribution: Impacto sobre el cambio climático; Temperature change: cambio en la temperatura; modeled forcing response:fuerza de la respuesta en el modelo; Greenhouse gases: gases de efecto invernadero

En el gráfico de la derecha se observa la evolución del cambio de la temperatura a través del Siglo XX utilizando datos reales (curva señalada como "observed") y las estimaciones provenientes de un modelo matemático (curva señalada como "modeled"). Asimismo, se desglosan según su influencia relativa cinco factores que contribuyen al calentamiento global. Algunos de ellos tienen un efecto positivo (gases de efecto invernadero, radiación solar y ozono). Por otra parte se observan dos factores con una contribución negativa, las partículas sólidas volcánicas (volcanic) y las de origen humano (Sulfate). El gráfico permite suponer como evolucionaría el calentamiento global de no oponérsele el oscurecimiento.

En relación con el ciclo hidrológico [editar]

Véase también: Ciclo hidrológico

La contaminación de origen humano puede estar debilitando seriamente el ciclo del agua de la tierra, reduciendo la lluvia y amenazando las provisiones de agua dulce. Un estudio realizado en 2001 por investigadores del Instituto Sripps de oceanografía sugiere que partículas pequeñas de hollín y otros contaminantes tienen un efecto significativo en el ciclo hidrológico. De acuerdo con el profesor V. Ramanathan, "La energía del ciclo hidrológico viene de la luz solar. Al calentar ésta los océanos, el agua escapa a la atmósfera y precipita como lluvia. Así pues, como los aerosoles detienen en

grandes cantidades la luz solar, podrían estar ralentizando el ciclo hidrológico del planeta".28

Los cambios a gran escala en los patrones del tiempo meteorológico también podrían estar provocados por el oscurecimiento global. Los modelos climáticos sugieren especulativamente que esta reducción en la luz solar que alcanza la superficie pudo haber conducido a la ausencia del monzón en el África sub-sahariana durante las décadas de los 70 y 80, junto con las hambrunas asociadas como la sequía del Sahel, provocada por la contaminación del hemisferio norte que enfriaba el Atlántico.29 Por esto, el Cinturón de lluvias tropicales pudo no haber ascendido hacia latitudes más al norte, provocando de este modo la ausencia de lluvias estacionales. Esta afirmación no está universalmente aceptada y es muy difícil de probar.

También se concluye que el desequilibrio entre el oscurecimiento global y el calentamiento global en la superficie conduce a flujos de calor turbulentos más débiles hacia la atmósfera. Esto significa una evaporación global reducida y por tanto las precipitaciones suceden en un mundo más oscuro y cálido que finalmente puede conducir a una atmósfera más húmeda en la que llueve menos.30

Se ha identificado una forma natural de oscurecimiento/ensombrecimiento ambiental a gran escala que afectó en 2006 a la estación de huracanes del hemisferio norte. Un estudio de la NASA encontró que algunas tormentas de polvo importantes que tuvieron lugar en el desierto del Sahara entre junio y julio enviaron polvo a la deriva sobre el Océano Atlántico y a través de varios efectos provocaron el enfriamiento de las aguas, amortiguando así el desarrollo de huracanes.31 32 33

Posible uso como paliativo del calentamiento global [editar]

Algunos científicos han propuesto la utilización de aerosoles para frenar los efectos del calentamiento global como medida de emergencia. Un experto ruso, Mijail Budyko comprendió esta relación desde muy pronto. En 1974 sugirió que si el calentamiento global acaba siendo un problema, se podría enfriar el planeta quemando azufre en la estratosfera, lo cual crearía una neblina.34 35 36 De acuerdo con Ramanathan (1988), un incremento en el albedo planetario de tan sólo un 0,5% es suficiente para reducir a la mitad el efecto de una duplicación en la concentración de CO2.37

No obstante, aún debemos enfrentarnos a muchos problemas, como:

Utilizar sulfatos provoca problemas ambientales como la lluvia ácida38 Utilizar carbonilla provoca problemas en la salud humana38 El oscurecimiento provoca problemas ecológicos como cambios en los patrones

de evaporación y precipitación38 Las sequías o el aumento de precipitaciones originan problemas para la

agricultura38 Los aerosoles tienen una vida media relativamente corta.

"La idea de que deberíamos incrementar las emisiones de aerosoles para contrarrestar el calentamiento global ha sido descrito como un 'Pacto con el diablo' porque eso implicaría cantidades aún más intensas de emisiones para equipararse a los gases de

efecto invernadero acumulados en la atmósfera, con un incremento similar de los costes económicos y en la salud."39 En esencia, sería necesario abordar tanto las fuentes de gases de efecto invernadero como las partículas en suspensión aérea.

Reciente inversión del fenómeno [editar]

Los aerosoles que bloquean el sol están bajando firmemente en todo el mundo (línea roja) desde la erupción del Pinatubo en 1991, de acuerdo con estimaciones de medidas tomadas por satélites. Autor: Michael Mishchenko, NASA

Wild y otros utilizando medidas en tierra publicaron un aumento de la luminosidad desde 1990.40 8 41 Pinker y otros42 encontraron que el oscurecimiento continuaba (pero menos) sobre tierra firme, y que disminuía sobre los océanos.43 por ello, a nivel de tierra firme, Wild y Pinker están en desacuerdo. Un estudio promovido por la NASA basado en datos tomados por satélites arrojó una idea acerca de las observaciones de otros científicos que no acababan de encajar sobre la cantidad de luz que alcanzaba la superficie terrestre. Esta cantidad ha descendido continuamente en las últimas décadas, y repentinamente comenzó a repuntar alrededor de 1990. Este cambio en la tendencia desde un "oscurecimiento" global a un aumento de la luminosidad sucedió después de que los niveles globales de aerosoles comenzaran a decaer.44 26

Es probable que al menos algo de este cambio, en particular sobre Europa, se deba a la disminución de la contaminación. Muchos gobiernos de los países desarrollados han desarrollado más políticas para reducir los aerosoles emitidos a la atmósfera, lo que contribuiría más a reducir el calentamiento global que a reducir las emisiones de CO2.

Los aerosoles de sulfatos han descendido significativamente desde 1970 con la "Clean Air Act" en los Estados Unidos y con políticas similares en Europa. La "Clean Air Act" (Ley del "aire limpio") se hizo más estricta en 1977 y 1990. De acuerdo con la EPA, han descendido desde 1970 a 2005 las emisiones de los seis principales contaminantes del aire en un 53% en USA. En 1975, los efectos de los gases de efecto invernadero atrapados comenzaron finalmente a emerger y han sido los dominantes desde entonces.45

La Red de Radiación a nivel de superficie (en inglés con las siglas BSRN) ha recogido datos a nivel de superficie. La BSRN comenzó a operar a principios de los 90 y actualiza sus archivos desde entonces. Los análisis de los datos recientes revelan que la

superficie del planeta ha aumentado su iluminación en aproximadamente un 4% en la pasada década. Esta tendencia a aumentar la luminosidad ha sido corroborada por otros datos, incluyendo análisis de datos tomados por satélites.

Global dimming

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Global dimming is the gradual reduction in the amount of global direct irradiance at the Earth's surface that was observed for several decades after the start of systematic measurements in the 1950s. The effect varies by location, but worldwide it has been estimated to be of the order of a 4% reduction over the three decades from 1960–1990. However, after discounting an anomaly caused by the eruption of Mount Pinatubo in 1991, a very slight reversal in the overall trend has been observed.[1]

It is thought to have been caused by an increase in particulates such as sulphate aerosols in the atmosphere due to human action. The switch from a "global dimming" trend to a "brightening" trend in 1990 happened just as global aerosol levels started to decline.

Global dimming has interfered with the hydrological cycle by reducing evaporation and may have reduced rainfall in some areas. Global dimming also creates a cooling effect that may have partially masked the effect of greenhouse gases on global warming.

Deliberate manipulation of this dimming effect is now being considered as a geoengineering technique to reduce the impact of climate change.

Contents[hide]

1 Causes and effects 2 Research 3 Pan evaporation data 4 Probable causes 5 Recent reversal of the trend 6 Relationship to hydrological cycle 7 Relationship to global warming 8 Possible use to mitigate global warming 9 See also 10 References 11 External links

[edit] Causes and effectsFurther information: Albedo, irradiance, and insolation

It is thought that global dimming is probably due to the increased presence of aerosol particles in the atmosphere caused by human action.[2] Aerosols and other particulates absorb solar energy and reflect sunlight back into space. The pollutants can also become nuclei for cloud droplets. Water droplets in clouds coalesce around the particles.[3] Increased pollution causes more particulates and thereby creates clouds consisting of a greater number of smaller droplets (that is, the same amount of water is spread over more droplets). The smaller droplets make clouds more reflective, so that more incoming sunlight is reflected back into space and less reaches the earth's surface.

Clouds intercept both heat from the sun and heat radiated from the Earth. Their effects are complex and vary in time, location, and altitude. Usually during the daytime the interception of sunlight predominates, giving a cooling effect; however, at night the re-radiation of heat to the Earth slows the Earth's heat loss.

[edit] ResearchFurther information: Climate model and pyranometer

Eastern China. Dozens of fires burning on the surface (red dots) and a thick pall of smoke and haze (greyish pixels) filling the skies overhead. Photo taken by MODIS aboard NASA's Aqua satellite.

In the late-1960s, Mikhail Ivanovich Budyko worked with simple two-dimensional energy-balance climate models to investigate the reflectivity of ice.[4] He found that the ice-albedo feedback created a positive feedback loop in the Earth's climate system. The more snow and ice, the more solar radiation is reflected back into space and hence the colder Earth grows and the more it snows. Other studies found that pollution or a volcano eruption could snap Earth into an ice age.[5][6]

In the mid-1980s, Atsumu Ohmura, a geography researcher at the Swiss Federal Institute of Technology, found that solar radiation striking the Earth's surface had

declined by more than 10% over the three previous decades. His findings are in apparent contradiction to global warming—the global temperature has steadily been going up. Less light reaching the earth would mean that it would have to cool. Ohmura published his findings "Secular variation of global radiation in Europe" in 1989.[7] This was soon followed by others: Viivi Russak in 1990 "Trends of solar radiation, cloudiness and atmospheric transparency during recent decades in Estonia",[8] and Beate Liepert in 1994 "Solar radiation in Germany — Observed trends and an assessment of their causes".[9] Dimming has also been observed in sites all over the former Soviet Union.[10] Gerry Stanhill who studied these declines worldwide in many papers (see references) coined the term "global dimming".[11]

Smog at the Golden Gate Bridge. Smog is a likely contributor to global dimming.

Independent research in Israel and the Netherlands in the late 1980s showed an apparent reduction in the amount of sunlight,[12] despite widespread evidence that the climate was actually becoming hotter. The rate of dimming varies around the world but is on average estimated at around 2–3% per decade. The trend reversed in the early 1990s. [1] It is difficult to make a precise measurement, due to the difficulty in accurately calibrating the instruments used, and the problem of spatial coverage. Nonetheless, the effect is almost certainly present.

The effect (2–3%, as above) is due to changes within the Earth's atmosphere; the value of the solar radiation at the top of the atmosphere has not changed by more than a fraction of this amount.[13]

The effect varies greatly over the planet, but estimates of the terrestrial surface average value are:

5.3% (9 W/m²); over 1958–85 (Stanhill and Moreshet, 1992)[11] 2%/decade over 1964–93 (Gilgen et al., 1998)[14] 2.7%/decade (total 20 W/m²); up to 2000 (Stanhill and Cohen, 2001) [15] 4% over 1961–90 (Liepert 2002)[16][17]

Note that these numbers are for the terrestrial surface and not really a global average. Whether dimming (or brightening) occurred over the ocean has been a bit of an unknown though a specific measurement (see below, Causes) measured effects some 400 miles (643.7 km) from India over the Indian Ocean towards the Maldives Islands. Regional effects probably dominate but are not strictly confined to the land area, and the effects will be driven by regional air circulation.

The largest reductions are found in the northern hemisphere mid-latitudes.[18] The region of the spectrum of light radiation most affected seems to be the visible and infrared rather than the ultraviolet part of the spectrum.[19]

[edit] Pan evaporation dataFurther information: Pan evaporation

Over the last 50 or so years, pan evaporation has been carefully monitored. For decades, nobody took much notice of the pan evaporation measurements. But in the 1990s in Europe, Israel, and North America, scientists spotted something that at the time was considered very strange: the rate of evaporation was falling although they had expected it to increase due to global warming.[20] The same trend has been observed in China over a similar period. A decrease in solar irradiance is cited as the driving force. However, unlike in other areas of the world, in China the decrease in solar irradiance was not always accompanied by an increase in cloud cover and precipitation. It is believed that aerosols may play a critical role in the decrease of solar irradiance in China.[21]

BBC Horizon producer David Sington believes that many climate scientists regard the pan-evaporation data as the most convincing evidence of solar dimming.[22] Pan evaporation experiments are easy to reproduce with low-cost equipment, there are many pans used for agriculture all over the world and in many instances the data has been collected for nearly a half century. However, pan evaporation depends on some additional factors besides net radiation from the sun. The other two major factors are vapor pressure deficit and wind speed.[23] The ambient temperature turns out to be a negligible factor. The pan evaporation data corroborates the data gathered by radiometer[20][15] and fills in the gaps in the data obtained using pyranometers. With adjustments to these factors, pan evaporation data has been compared to results of climate simulations.[24]

[edit] Probable causesFurther information: Particulate, Black carbon, Contrail, and Volcanic ash

NASA photograph showing aircraft contrails and natural clouds. The temporary disappearance of contrails over North America due to plane groundings after the September 11, 2001 attacks, and the resulting increase in diurnal temperature range gave empirical evidence of the effect of thin ice clouds at the Earth's surface.[25]

The incomplete combustion of fossil fuels (such as diesel) and wood releases black carbon into the air. Though black carbon, most of which is soot, is an extremely small component of air pollution at land surface levels, the phenomenon has a significant heating effect on the atmosphere at altitudes above two kilometers (6,562 ft). Also, it dims the surface of the ocean by absorbing solar radiation.[26]

Experiments in the Maldives (comparing the atmosphere over the northern and southern islands) in the 1990s showed that the effect of macroscopic pollutants in the atmosphere at that time (blown south from India) caused about a 10% reduction in sunlight reaching the surface in the area under the pollution cloud — a much greater reduction than expected from the presence of the particles themselves.[27] Prior to the research being undertaken, predictions were of a 0.5–1% effect from particulate matter; the variation from prediction may be explained by cloud formation with the particles acting as the focus for droplet creation. Clouds are very effective at reflecting light back out into space.

The phenomenon underlying global dimming may also have regional effects. While most of the earth has warmed, the regions that are downwind from major sources of air pollution (specifically sulfur dioxide emissions) have generally cooled. This may explain the cooling of the eastern United States relative to the warming western part.[28]

However some research shows that black carbon will actually increase global warming being second only to CO2. They believe that soot will absorb solar energy and transport it to other areas such as the Himalayas where glacial melt occurs. It can also darken Arctic ice reducing reflectivity and increasing absorption of solar radiation.[29]

Some climate scientists have theorized that aircraft contrails (also called vapor trails) are implicated in global dimming, but the constant flow of air traffic previously meant that this could not be tested. The near-total shutdown of civil air traffic during the three days following the September 11, 2001 attacks afforded a rare opportunity in which to observe the climate of the United States absent from the effect of contrails. During this period, an increase in diurnal temperature variation of over 1 °C (1.8 °F) was observed in some parts of the U.S., i.e. aircraft contrails may have been raising nighttime temperatures and/or lowering daytime temperatures by much more than previously thought.[25]

Airborne volcanic ash can reflect the Sun's rays back out into space and cool the planet. Dips in earth temperatures have been observed from large volcano eruptions such as Mount Agung in Bali that erupted in 1963, El Chichon (Mexico) 1983, Ruiz (Colombia) 1985, and Pinatubo (Philippines) 1991. But even for major eruptions, the ash clouds remain only for relatively short periods.[30]

[edit] Recent reversal of the trendFurther information: Clean Air Act

Sun-blocking aerosols around the world steadily declined (red line) since the 1991 eruption of Mount Pinatubo, according to satellite estimates. Credit: Michael Mishchenko, NASA

Wild et al., using measurements over land, report brightening since 1990,[12][31][32] and Pinker et al.[33] found that slight dimming continued over land while brightening occurred over the ocean.[34] Hence, over the land surface, Wild et al. and Pinker et al. disagree. A 2007 NASA sponsored satellite-based study sheds light on the puzzling observations by other scientists that the amount of sunlight reaching Earth's surface had been steadily declining in recent decades, suddenly started to rebound around 1990. This switch from a "global dimming" trend to a "brightening" trend happened just as global aerosol levels started to decline.[30][35]

It is likely that at least some of this change, particularly over Europe, is due to decreases in pollution. Most governments of developed nations have done more to reduce aerosols released into the atmosphere, which helps reduce global dimming, than to reduce CO2 emissions.

Sulfate aerosols have declined significantly since 1970 with the Clean Air Act in the United States and similar policies in Europe. The Clean Air Act was strengthened in 1977 and 1990. According to the EPA, from 1970 to 2005, total emissions of the six principal air pollutants, including PM’s, dropped by 53% in the US. In 1975, the masked effects of trapped greenhouse gases finally started to emerge and have dominated ever since.[36]

The Baseline Surface Radiation Network (BSRN) has been collecting surface measurements. BSRN was started in the early 1990s and updated the archives in this time. Analysis of recent data reveals that the surface of the planet has brightened by about 4% in the past decade. The brightening trend is corroborated by other data, including satellite analyses.

[edit] Relationship to hydrological cycle

This figure shows the level of agreement between a climate model driven by five factors and the historical temperature record. The negative component identified as "sulfate" is associated with the aerosol emissions blamed for global dimming.

Further information: Hydrological cycle

Pollution produced by humans may be seriously weakening the Earth's water cycle — reducing rainfall and threatening fresh water supplies. A 2001 study by researchers at the Scripps Institution of Oceanography suggests that tiny particles of soot and other pollutants have a significant effect on the hydrological cycle. According to Professor V. Ramanathan: "The energy for the hydrological cycle comes from sunlight. As sunlight heats the ocean, water escapes into the atmosphere and falls out as rain. So as aerosols cut down sunlight by large amounts, they may be spinning down the hydrological cycle of the planet."[37]

Large scale changes in weather patterns may also have been caused by global dimming. Climate models speculatively suggest that this reduction in sunshine at the surface may have led to the failure of the monsoon in sub-Saharan Africa during the 1970s and 1980s, together with the associated famines such as the Sahel drought, caused by Northern hemisphere pollution cooling the Atlantic.[38] Because of this, the Tropical rain belt may not have risen to its northern latitudes, thus causing an absence of seasonal rains. This claim is not universally accepted and is very difficult to test.

It is also concluded that the imbalance between global dimming and global warming at the surface leads to weaker turbulent heat fluxes to the atmosphere. This means globally reduced evaporation and hence precipitation occur in a dimmer and warmer world, which could ultimately lead to a more humid atmosphere in which it rains less.[39]

A natural form of large scale environmental shading/dimming has been identified that affected the 2006 northern hemisphere hurricane season. The NASA study found that several major dust storms in June and July in the Sahara desert sent dust drifting over the Atlantic Ocean and through several effects caused cooling of the waters — and thus dampening the development of hurricanes.[40][41]

[edit] Relationship to global warmingFurther information: Global warming

Some scientists now consider that the effects of global dimming have masked the effect of global warming to some extent and that resolving global dimming may therefore lead to increases in predictions of future temperature rise.[17] According to Beate Liepert, "We lived in a global warming plus a global dimming world and now we are taking out global dimming. So we end up with the global warming world, which will be much worse than we thought it will be, much hotter."[42] The magnitude of this masking effect is one of the central problems in climate change with significant implications for future climate changes and policy responses to global warming.[43]

Interactions between the two theories for climate modification have also been studied, as global warming and global dimming are not mutually exclusive or contradictory. In a paper published on March 8, 2005 in the American Geophysical Union's Geophysical Research Letters, a research team led by Anastasia Romanou of Columbia University's Department of Applied Physics and Mathematics, New York, also showed that the apparently opposing forces of global warming and global dimming can occur at the same time.[44] Global dimming interacts with global warming by blocking sunlight that would otherwise cause evaporation and the particulates bind to water droplets. Water vapor is one of the greenhouse gases. On the other hand, global dimming is affected by evaporation and rain. Rain has the effect of clearing out polluted skies.

Brown clouds have been found to amplify global warming according to V. Ramanathan, an atmospheric chemist at the Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, CA. "The conventional thinking is that brown clouds have masked as much as 50 percent of global warming by greenhouse gases through so-called global dimming... While this is true globally, this study reveals that over southern and eastern Asia, the soot particles in the brown clouds are in fact amplifying the atmospheric warming trend caused by greenhouse gases by as much as 50 percent."[45]

[edit] Possible use to mitigate global warmingFurther information: Mitigation of global warming and Albedo

Some scientists have suggested using aerosols to stave off the effects of global warming as an emergency geoengineering measure.[46] In 1974, Mikhail Budyko suggested that if global warming became a problem, the planet could be cooled by burning sulfur in the stratosphere, which would create a haze.[47][48] An increase in planetary albedo of just 0.5 percent is sufficient to halve the effect of a CO2 doubling.[49]

However, Earth would still face many problems, such as:

Using sulfates causes environmental problems such as acid rain[50] Using carbon black causes human health problems[50] Dimming causes ecological problems such as changes in evaporation and rainfall

patterns[50] Droughts and/or increased rainfall cause problems for agriculture[50]

Aerosol has a relatively short lifetime

In a weblog posting, Gavin Schmidt stated that "Ideas that we should increase aerosol emissions to counteract global warming have been described as a 'Faustian bargain' because that would imply an ever increasing amount of emissions in order to match the accumulated greenhouse gas in the atmosphere, with ever increasing monetary and health costs."