miniatura|Punctele fierbinți de poluare cu aerosoli de sulfați din perioada 2005–2007 sunt evidențiate cu portocaliu. Acești sulfați apar rareori în mod natural în afara activității vulcanice, iar nivelurile lor crescute sunt principala cauză a diminuării luminii la nivel global.Întunecarea globală este reducerea graduală a nivelului de iradiere globală directă pe suprafața terestră, care a fost observată timp de mai multe decenii la rând după începutul măsurătorilor sistematice în anii 1950.
Se consideră că aceasta este cauzată de o creștere în particule din atmosferă cum ar fi aerosolii sulfurați din cauza acțiunilor antropice. Acest efect variază în funcție de loc, însă global este estimat a fi o reducere cu 4 % față de nivelurile din 1960. S-a observat o inversare a acestei tendințe în ultimul deceniu. Cu toate acestea, întunecarea globală a interferat cu ciclul hidrologic, reducând evaporarea și este posibil să fi cauzat secete în anumite zone. Întunecarea globală creează un efect de răcire care este posibil să fi mascat parțial efectul gazelor de seră și al încălzirii globale.
Cauză și efecte Se considera că întunecarea globală a fost cauzată de prezența crescândă a particulelor de aerosoli în atmosferă, cauzată de factorul antropic. Aerosolii și alte particule absorb energia solară și reflectă lumina solară înapoi în cosmos. Poluanții se pot de asemenea amesteca cu picăturile de ploaie. Cu cât picăturile de ploaie conțin mai mult poluant, cu atât picăturile sunt mai multe (aceeași cantitate de apă este dispersată în mai multe picături). Picăturile mai mici fac norii mai reflectivi astfel încât din ce în ce mai multă lumină solară este reflectată înapoi în spațiu și cât mai puțină atinge suprafața Pământului.
Norii interceptează atât căldura solară, cât și căldura radiată de Pământ. Efectele lor sunt complexe și variază în timp, locație și altitudine. De obicei, în timpul zilei interceptarea luminii solare predomină, creând un efect de răcire, însă în timpul nopții, radierea căldurii terestre către Pământ încetinește pierderea de căldură la nivelul suprafeței terestre. De asemenea, se consideră că oamenii sunt direct responsabili pentru particulele din atmosfera terestră, factorul care creează întunecarea globală.
Cercetare științifică La sfârșitul anilor 1960, Mihai Budîko a lucrat cu modele climaterice simple bidimensionale energie-echilibru pentru a afla reflectivitatea ghețiiM. I. Budîko (1969): The effect of solar radiation variations on the climate of the Earth , Tellus 21: p. 611-619. Astfel a descoperit că feedback-ul gheață-albedo creează un inel de feedback pozitiv în sistemul climateric terestru. Cu cât mai multă zăpadă și gheață există pe sol, cu atât mai multă radiație solară este reflectată înapoi în spațiu, cu atât mai rece devine Pământul și cu atât mai mult ninge. Alte studii au descoperit că poluarea împreună cu eruperea unor vulcani poate demara o noua epocă glaciarăRasool, Ichtiaque, S. and Schneider, Stephen H. (July 1971): Atmospheric Carbon Dioxide and Aerosols: Effects of Large Increases on Global Climate, Science 173 (3992): 138-141. doi:10.1126/science.173.3992.138Lockwood, John G. (1979): Causes of Climate, Lecture notes in mathematics 1358, New York: John Wiley & Sons, p. 162.
La mijlocul anilor 1980, Atsumu Ohmura, un cercetător în domeniul geografiei de la Institutul Federal de Tehnologie din Elveția a constatat că radiația solară care cade pe suprafața Pământului a scăzut cu peste 10% în ultimele 3 decenii. Aceste descoperiri sunt în aparentă contradicție cu încălzirea globală, temperatura crescând în acest timp. Ohmura a publicat descoperirile sale în Variația seculară a radiaților globale în Europa, 1989Ohmura, A. and Lang, H. (iunie 1989), în Lenoble, J. and Geleyn, J.-F. (Eds): Secular variation of global radiation in Europe; în IRS '88: Current Problems in Atmospheric Radiation, A. Deepak Publ., Hampton, VA (în engleză), Hampton, VA: Deepak Publ., (635) p. 298-301. ISBN 978-0-937194-16-4, după această publicație urmând și alteleRussak, V. (1990): Trends of solar radiation, cloudiness and atmospheric transparency during recent decades in Estonia. Tellus B 42 (2): p.206Liepert, B. G. et al. (2004): Can Aerosols spin down the water cycle in a warmer and moister world?, Geophysical Research Letters 31.
Întunecarea globală a fost de asemenea descoperită în regiuni din fosta URSSAbakumova, G.M. (1996):Evaluation of long-term changes in radiation, cloudiness and surface temperature on the territory of the former Soviet Union, Journal of Climate, vol. 9, ed. 6, p. 1319-1327. Gerry Stanhill, care a studiat aceste evoluții pe plan global, a și numit fenomenul „întunecarea globală”Stanhill, G. and Moreshet, S. (6.11.2004): Global radiation climate changes in Israel . Climatic Change: p. 121-138.
Cercetări independente în Israel și Olanda, avute loc spre sfârșitul anilor 1980, au demonstrat o reducție aparentă în cantitatea de lumină solarăEarth lightens up, Pacific Northwest National Laboratory. Accesat pe 8 mai 2005 în pofida faptului că se putea ușor observa o încălzire a climei. Rata întunecării variază în lume, însă este în medie estimată la 2-3% per deceniu cu posibilitatea ca această tendință să fi suferit un revers în 1990. Este dificil de efectuat măsuratori precise din cauza dificultății calibrării clare a instrumentelor folosite și problemei acoperirii spațiale. Oricum, efectul este prezent într-o măsură în orice punct de pe Glob.
Efectul întunecării globale este cauzat de schimbări în atmosfera terestră; valoarea radiației solare în partea superioară a atmosferei nu se schimbă cu mai mult o fracțiune din acest nivelEddy, John A. Gilliland, Ronald L. & Hoyt, Douglas V. (23 decembrie 1982): Changes in the solar constant and climatic effects, Nature 300, p. 689-693.
Efectul variază mult de la o zonă la alta, însă se estimează că media globală este: 5.3% (9 W/m²), între 1958 și 1985 (Stanhill și Moreshet, 1992) 2%, între 1964 și 1993 (Gilgen și alții, 1998)H. Gilgen, M. Wild, and A. Ohmura (1998): Means and trends of shortwave irradiance at the surface estimated from global energy balance archive data, Journal of Climate 11 (8), p. 2042-2061 2.7%, până în 2000 (Stanhill și Cohen, 2001)Stanhill, G. and S. Cohen (2001): Global dimming: a review of the evidence for a widespread and significant reduction in global radiation with discussion of its probable causes and possible agricultural consequences. Agricultural and Forest Meteorology 107, p. 255-278 4% între 1961 și 1990 (Liepert, 2002)Liepert, B. G.: Observed Reductions in Surface Solar Radiation in the United States and Worldwide from 1961 to 1990, Geophysical Research Letters 29/12 (2 mai 2002), p. 1421RealClimate: Global dimming II. Accesat pe 12 iunie 2006
Aceste informații au fost publicate în urma unor măsurători locale la suprafața Pământului și nu sunt o medie cu adevărat globală. Nu se cunoaște exact dacă pe suprafața oceanului a avut loc fenomenul de întunecare sau opusul lui, cu toate că o măsurătoare specifică a calculat efectul asupra unei zone de 400 mile marine1 milă ≈ 643.7 km din India până în Oceanul Indian și insulele Maldive.
Este posibil ca efectele regionale să predomine, însă aceasta nu se referă exclusiv la circulația regională a aerului. Cele mai mari reduceri se găsesc la latitudinile medii din emisfera nordicaR. E. Carnell, C. A. Senior (aprilie 1998): Changes in mid-latitude variability due to increasing greenhouse gases and sulphate aerosols , Climate Dynamics Springer Berlin / Heidelberg 14 (5): p. 369-383. Regiunea spectrului radiației lumioase cea mai afectată pare a fi mai mult cea vizibilă și infraroșie decât partea ultravioletă a spectruluiGuardian Unlimited - Science - Goodbye sunshine, 18 decembrie 2003.
Factorul de pan-evaporare Pe parcursul ultimilor (estimativ) 50 de ani, pan evaporarea a fost monitorizată atent. Timp de mulți ani nimeni nu a luat în calcul aceste măsurători. În anii 1990, însă, în Europa, Israel și America de Nord, oamenii de știință au remarcat ceva care pe moment au considerat foarte straniu: rata de evaporare scădea, cu toate că se așteptau să crească datorită încălzirii globaleRoderick, Michael L. and Farquhar, Graham D. (2002): The Cause of Decreased Pan Evaporation over the Past 50 Years Science 298 (5597): p. 1410-1411. Aceaași tendință a fost observată în China pe o perioada similară. O scădere a radiantei solare este considerată forța motrice din spatele acestei schimbări. Cu toate astea, spre deosebire de alte zone ale lumii, în China scăderea radiantei solare nu a fost întotdeauna însoțită de o creștere în plafonul de nori și precipitații. Se consideră că aerosolii joacă un rol critic în scăderea iradiantei solare în ChinaLiu B., Xu M., Henderson M. & Gong W. (2004): A spatial analysis of pan evaporation trends in China, 1955-2000, Journal of Geophysical Research 109 (D15102).
Producătorul BBC David Sington consideră că mulți climatologi privesc factorul de pan evaporare și datele obținute în urma măsurătorilor drept cea mai convingătoare dovadă a întunecării globaleSington, David: TV&Radio follow-up, BBC - Science & Nature - Horizon, 15 ianuarie 2005. Experimentele de pan evaporare sunt ușor de reprodus cu echipamente ieftine, sunt multe locații folosite pentru agricultură în lume în care, în multe cazuri, aceste măsurători au fost făcute pentru aproape jumătate de secol. Cu toate astea, pan evaporarea depinde de o serie de factori adiționali în afară de radianta solară netă. Ceilalți doi factori majori sunt deficitul de presiune a vaporilor și viteza vântuluiRoderick, Michael L.; Leon D. Rotstayn, Graham D. Farquhar, Michael T. Hobbins (13 septembrie 2007): On the attribution of changing pan evaporation , Geophysical Research Letters 34 (L17403). Temperatura ambiantă este un factor neglijabil.
Data de pan evaporare coroborează datele obținute cu radiometrul și le completează cu datele obținute folosind piranometrul. Ajustând acești factori, rezultatele pan evaporării au fost comparate cu rezultatele simulațiilor climatericeRotstayn L.D., Roderick M.L. & Farquhar G.D. (2006): A simple pan-evaporation model for analysis of climate simulations: Evaluation over Australia , Geophysical Research Letters 33.
Cauze probabile Arderea incompletă a combustibililor fosili (cum ar fi diesel) și a lemnului eliberează funingine în aer. Cu toate că acesta este un component extrem de insignifiant al poluării aerului la nivelul suprafeței terestre, fenomenul are un efect semnificativ de încălzire al atmosferei la altitudini de peste doi kilometri, de asemenea răcind suprafața oceanului, absorbind radiația solarăTransported Black Carbon A Significant Player In Pacific Ocean Climate, Science Daily, 15 martie 2007.
Experimentele din Maldive (unde s-a comparat atmosfera de deasupra insulelor de nord și de sud) în 1990 a demonstrat că efectul poluanților macroscopici în atmosferă la acel moment (venind din sud dinspre India) a cauzat o reducere de circa 10% în nivelul de lumină solară care ajungea la suprafață sub un nor poluant – o reducere cu mult mai mare decat s-a așteptat în prezența particulelor înseșiJ. Srinivasan et al. (2002): Asian Brown Cloud – fact and fantasy, Current Science 83 (5): p. 586-592
Înainte să se efectueze aceste cercetări, s-a estimat un factor de 0,5–1% datorat particulelor, variația foarte mare de la această predicție putând fi explicată prin formarea norilor cu particulele ca fiind centrul picăturilor de ploaie. Norii sunt un element foarte de activ în procesul reflectării luminii înapoi în spațiu.