Tăng sáng mây đại dương
Nguyên lý

Đa số mây trên Trái Đất có khả năng phản xạ bức xạ Mặt Trời ngược trở về không gian. Mây bao gồm các hạt nước nhỏ bé. Các đám mây càng chứa nhiều hạt nước nhỏ hơn thì càng có màu trắng sáng hơn, và có khả năng phản xạ tốt hơn ánh sáng Mặt Trời ngược trở về không gian. Đây chính là hiệu ứng Twomey. Khi mây phản xạ nhiều hơn ánh sáng Mặt Trời về lại không gian, thì lượng bức xạ Mặt Trời bị Trái Đất hấp thụ - và làm Trái Đất nóng lên - sẽ ít hơn. Do đó, Trái Đất sẽ mát hơn khi mây phản xạ tốt hơn.
Để hình thành được các giọt nước trong mây, ngoài các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và áp suất phù hợp, còn nhất thiết phải tồn tại trong mây các hạt nhân ngưng tụ mây, thường là các hạt bụi lơ lửng trong không khí, còn gọi là các sol khí. Hơi nước cần các hạt nhân này để bám vào và ngưng tụ thành giọt. Khi bổ sung thêm các hạt nhân ngưng tụ này vào vùng mây có độ ẩm, nhiệt độ, và áp suất phù hợp thì có thể hình thành thêm các giọt nước trong mây, và làm tăng độ phản xạ của mây.
Hiện tại, một hiệu ứng phụ của các hoạt động xả thải ra môi trường trong vận tải biển và công nghiệp là sự phát ra các hạt bụi nhỏ, làm tăng mật độ các giọt nước trong mây ngưng tụ trên các hạt bụi đó, và giảm kích thước trung bình của các giọt nước trong mây, gây nên tăng độ phản xạ của mây. Các luồng khói của tàu biển để lại những dải mây sáng trên đại dương, gọi là các vệt ngưng tụ tàu biển. Hiệu ứng phụ này đang giúp giảm nhiệt độ Trái Đất được khoảng 0,25°C đến 1,5°C so với mức nhiệt độ đáng ra sẽ xảy ra nếu không có hiệu ứng này, làm giảm công suất làm nóng Trái Đất ở mức 1 W/m² trung bình toàn cầu. Hiệu ứng này cũng được xác nhận bởi các thí nghiệm kiểm soát khói xả tàu thủy trên Thái Bình Dương và theo dõi mây được hình thành từ khói xả.
Mức giảm do hiệu ứng nêu trên vẫn chưa đủ để kìm hãm sự nóng lên toàn cầu gây ra bởi hiệu ứng nhà kính. Với kịch bản khí cacbonic có nồng độ tăng gấp đôi so với thời kỳ trước cách mạng công nghiệp, thì mức tăng của công suất làm nóng Trái Đất do khí cacbonic gây ra là 3,7 W/m² trung bình toàn cầu. Như vậy, để triệt tiêu được mức tăng 3,7 W/m² trung bình toàn cầu, mức giảm 1 W/m² trung bình toàn cầu do mây sáng hơn nhờ khói tàu thủy là chưa đủ, và có thể cần làm sáng thêm nữa mây ở đại dương.
Nhiều phương án làm tăng thêm nữa, một cách chủ động, dễ tiên đoán và dễ điều khiển, độ phản xạ của mây, theo cách tương tự với hiệu ứng nêu trên, đã được đề xuất, lần đầu bởi John Latham năm 1990, và tiếp tục được mở rộng bởi nhiều người khác. Ví dụ như phương án do John Latham và Stephen Salter đề xuất, theo đó việc phun các hạt nước biển vào khí quyển ở đại dương có thể làm tăng mật độ các hạt nhân ngưng tụ mây, giúp hình thành thêm các giọt nước nhỏ trong mây, làm tăng độ phản xạ của mây.
Việc nhắm đến các đám mây ở đại dương, chứ không phải ở đất liền, để tăng sáng, sẽ hiệu quả hơn, vì các lý do sau. Thứ nhất, môi trường khí quyển ở đại dương thiếu các hạt nhân ngưng tụ mây, do có nồng độ bụi và chất ô nhiễm thấp hơn so với ở lục địa. Các vệt ngưng tụ tàu biển là minh chứng cho thấy điều kiện môi trường khí quyển tầng thấp ở đại dương nhiều khi sẵn sàng, chỉ cần có thêm các hạt nhân ngưng tụ mây là mây sáng sẽ hình thành. Thứ hai, đại dương vốn có tỷ suất hấp thụ bức xạ Mặt Trời mạnh hơn (hấp thụ đến 94%)so với đất liền (hấp thụ cỡ 60% đến 75%). Do vậy mây che nắng ở đại dương sẽ làm giảm mạnh hơn bức xạ bị hấp thụ, so với mây che ở đất liền. Đại dương cũng có khả năng lưu trữ nhiệt tốt hơn so với đất liền; đất liền nguội nhanh hơn vào ban đêm. Điều này càng khiến việc tập trung làm mát cho đại dương sẽ hiệu quả hơn.
Các loại mây khác nhau, ở đại dương, đem lại hiệu quả khác nhau, với kỹ thuật tăng sáng mây đại dương. Các mây tầng tích, là các đám mây thấp, nhiều tầng, ngay phía bên trên mặt biển, là nhạy cảm nhất với việc bổ sung sol khí. Chỉ cần phun thêm sol khí vào luồng khí nóng bốc lên từ mặt biển, nằm dưới các đám mây tầng tích, thì dòng khí nóng đó sẽ đưa các sol khí này tới độ cao của mây tầng tích, bổ sung dễ dàng các hạt nhân ngưng tụ mây cho các mây này. Phương án này sẽ tiết kiệm năng lượng và chi phí trong việc đưa sol khí lên độ cao của mây, nhờ tận dụng năng lượng có sẵn của dòng khí nóng bốc lên tự nhiên. Các đám mây tầng tích phổ biến ở các vùng đại dương có vĩ độ cận nhiệt đới và vĩ độ trung bình, với độ phủ trung bình hàng năm trên 50%.
Nguồn hạt nhân ngưng tụ mây được đề xuất bổ sung thường là muối biển trong nước biển, mặc dù cũng có một số ít các đề xuất khác.. Khi phun các giọt nước biển nhỏ bé vào dòng khí nóng đang bốc lên trên bề mặt đại dương, trong quá trình các giọt nước biển này được đẩy lên cao bởi dòng khí, nước ở các giọt này sẽ bị bốc hơi dần, để trơ lại muối biển cô đặc thành sol khí khi chúng đạt độ cao của mây tầng tích.
Tuy rằng ảnh hưởng của sol khí lên việc hình thành mây đã được nghiên cứu nhiều, vẫn có những điểm chưa chắc chắn. Hiệu ứng tăng sáng mây, do ảnh hưởng của bụi phát thải bởi tàu biển và nhà máy, là yếu tố khó tính toán và quan trọng trong các mô hình thời tiết . Cụ thể, số lượng các giọt nước được hình thành thêm ở trong mây không tỷ lệ thuận với số hạt sol khí được bổ sung vào, thậm chí có thể giảm đi khi tăng nhiều sol khí. Việc ngoại suy hiệu ứng của sol khí đối với quá trình tạo mây từ quy mô thí nghiệm nhỏ lên quy mô vùng khí hậu lớn là không hiển nhiên.