Ukupna masa atmosfere (najčešće promatrana kroz srednju vrijednost tlaka zraka na površini Zemlje) se smatra konstantnom vrijednošću, barem kad promatramo kratko vremensko razdoblje (kratko relativno u kontekstu aktualnih klimatskih promjena). Međutim, poznata je činjenica da se masa atmosfere (kao i njezin kemijski sastav) kroz prošlost planeta mijenjala. Nekoliko se znanstvenih radova bavilo utjecajem mase atmosfere na klimu planeta. U dosadašnjim studijama korišteni su jednostavni matematički modeli koji su isključivali povratnu vezu uzrokovanu promjenama globalne cirkulacije atmosfere uslijed promjene ukupne mase atmosfere.
U zadnjem objavljenom radu, uzeta je u obzir spomenuta povratna veza. Rad potpisuju autori Junyan Xiong, Jun Yang i Ji Nie, a objavljen je u časopisu Journal of the Atmospheric Sciences (JAS), Volume 77, Issue 9, September 2020. Autori su koristili numerički model CAM3 koristeći pojednostavljen model Zemlje u kojem je cijela površina prekrivena oceanom dubine 50 metara. Urađene su i druge aproksimacije, a za detalje simulacije se čitatelja poziva na sam rad. Provedena je serija numeričkih simulacija klime, varirajući masu atmosfere od prizemnog tlaka 0,5 bar, pa do 2,4 bar, zadržavajući ostale parametre simulacije konstantnima između pojedinih eksperimenata.
Očekivano je, da s porastom srednjeg tlaka raste i srednja površinska temperatura, s obzirom da su to rezultati dosadašnjih studija koje su istraživale povezanost ove dvije fizikalne veličine u idealiziranom klimatskom sustavu Zemlje. Međutim, rezultati simulacija u ovom radu pokazali su nemonotonu zavisnost temperature o masi atmosfere.
Iz slike je vidljivo da u rijetkoj atmosferi (između 0,5 i 0,9 bara) površinska temperatura naglo raste s povećanjem mase atmosfere. Međutim, između 0,9 i 1,5 bara, temperatura pada, da bi ponovo počela rasti u rasponu tlaka 1,5 do 2,4 bara.
Autori objašnjavaju hlađenje atmosfere s porastom tlaka u području “regime 2” na sljedeći način. S porastom tlaka, raste i vlažno-adijabatski temperaturni gradijent. To dovodi do hlađenja gornje troposfere u tropima i umjerenim širinama, povećavajući meridionalni baroklini gradijent a time i jačinu zonalnog strujanja (tj. mlazne struje te spuštanja iste u niže zemljopisne širine). Posljedica navedenog je spuštanje oblačnog pojasa povezanog s polarnom frontom u niže zemljopisne širine, te smanjenje naoblake u višim zemljopisnim širinama. Uslijed tih promjena, dolazi do povećanja albeda atmosfere u tropima i smanjenja protuzračenja atmosfere u višim zemljipisnim širinama. Ta dva efekta zajednički stvaraju snažan efekt hlađenja atmosfere.
Autori navode ograničenja studije, kao primjerice korištenje modela Zemlje koji nema kopnenu masu niti oceansku cirkulaciju te su s tim pojednostavljenjima mnoge povratne veze koje se javljaju u stvarnosti isključene iz simulacije. Uslijed navedenih ograničenja, rezultate studije treba uzeti s dozom opreza, ali je rad svakako izvrstan znanstveni doprinos na području izučavanja klime i njezinih promjena.
Znači li to da se rješenje za usporavanje klimatskih promjena možda zaista krije u geoinženjeringu i to u smjeru povećanja ukupne mase atmosfere što bi posljedično dovelo do mogućeg hlađenja? Ne bi u ovom trenutku išli tako daleko, ali ova studija stavlja uteg, doduše vrlo mali, upravo na tu stranu.
