Блокирование солнца для контроля над глобальным потеплением

Последний отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), опубликованный в начале августа, ясно дал понять, что человечеству необходимо принять немедленные меры для сдерживания глобального потепления. Есть надежда, что международные переговоры по климату в Глазго в ноябре этого года могут, наконец, привести к достаточно строгим ограничениям на выбросы парниковых газов, чтобы что-то изменить.

Когда в 1991 году произошло извержение горы Пинатубо, в атмосферу было выброшено 20 миллионов тонн диоксида серы. В течение нескольких месяцев после извержения аэрозоли образовали глобальный слой сернокислотной дымки. С 1991 по 1993 год глобальные температуры упали примерно на 0,4 ° C. Это естественная форма солнечной геоинженерии, которую люди могут попытаться воспроизвести, чтобы охладить планету. Предоставлено: Дэйв Харлоу, Геологическая служба США / Wikimedia Commons / Public Domain

Но на всякий случай международная группа исследователей, в том числе Хелен Мури из NTNU, изучает технологию, называемую солнечной геоинженерией, в качестве крайней меры.

Солнечная геоинженерия — это именно то, на что это похоже, где используются различные технологии, чтобы блокировать солнечный свет и охлаждать Землю. Как правило, изучаются три основных подхода, ни один из которых в настоящее время не является технологически готовым, на предмет их способности блокировать солнечный свет и снижать температуру земли. (Смотрите рамку)

Мури, старший научный сотрудник университетской программы по промышленной экологии, последние десять лет изучает, как солнечная геоинженерия может — а может и не работать.

В июне она и ее коллеги из США, Китая и Великобритании опубликовали статью в Природа Еда который использовал компьютерные модели для оценки потенциального воздействия солнечной геоинженерии на сельское хозяйство в мире с высоким уровнем выбросов. Их выводы вызвали освещение в международных средствах массовой информации, поскольку они обнаружили, что солнечная геоинженерия в этих сценариях может положительно повлиять на рост сельскохозяйственных культур из-за более высокой влажности.

Другие исследования, в которых использовались более простые модели, обнаружили либо ограниченный эффект, либо убытки для богарных культур, поскольку при более низких температурах, связанных с солнечной геоинженерией, может быть меньше осадков, в зависимости от того, как технология используется для охлаждения Земли.

Теперь, когда мир готовится обсудить ограничения на CO₂ выбросов во время ноябрьских переговоров по климату, стоит взглянуть на меры, изучаемые такими исследователями, как Мури, и оценить их возможные риски и подводные камни.

Пластырь или жгут?

По словам Мури, любое обсуждение солнечной геоинженерии должно признать, что это далеко не идеальное решение.

«Солнечная геоинженерия, независимо от того, насколько хорошо мы это делаем, никогда не сможет полностью компенсировать последствия изменения климата», — сказала она.

Проблема в том, что солнечная геоинженерия может охладить Землю, но не избавиться от избытка углекислого газа и других удерживающих тепло веществ в атмосфере. А углекислый газ не просто нагревает Землю.

Он удобряет растения — что может быть хорошо, — но поскольку большая часть его растворяется в морской воде, он делает океаны более кислыми.

В настоящее время изучаются три основных типа солнечной геоинженерии. Предоставлено: Национальная академия наук США.

«Всегда будут вещи, которые нельзя исправить с помощью солнечной геоинженерии, особенно подкисление океана», — сказала она. «Более кислый океан влияет на все в пищевых цепях в океане, включая отмирание коралловых рифов, что ужасно для экосистемы в целом. Это становится очевидным, как только вы действительно начинаете на это смотреть. Нет одной серебряной пули. Это не единственное решение, которое может все исправить ».

Мури говорит, что любое обсуждение геоинженерии также предполагает, что CO₂ выбросы будут решаться одновременно с развертыванием любой солнечной геоинженерии.

С этим согласен Алан Робок, исследователь климата из Университета Рутгерса в США, руководитель международного совместного исследовательского проекта под названием GeoMIP, частью которого является Мури.

«Это не лучшее решение проблемы глобального потепления. Если его когда-либо использовали в качестве пластыря или жгута, это не решило бы коренной проблемы », — сказал он.

Много неизвестного, но все же нужно знать

Мури говорит, что о солнечной геоинженерии еще многое неизвестно, отчасти потому, что большая часть исследований по изменению климата сосредоточена не только на геоинженерии, но и на других вопросах.

«Чтобы сопоставить уровень исследований с контекстом, за последние 5–10 лет ежегодно публиковалось от 100 до 130 статей по солнечной геоинженерии», — сказала она. «Что касается изменения климата, это больше похоже на 30 000 статей в год за этот период. Важно то, что это совершенно другая сумма. Это всего лишь малая часть усилий и средств, затрачиваемых на исследования солнечной геоинженерии ».

В то же время, по ее словам, Национальные академии наук, инженерии и медицины США опубликовали всеобъемлющий отчет о солнечной геоинженерии, в котором говорилось, что безотлагательность рисков, связанных с изменением климата, означает, что «США должны продолжить исследовательскую программу для солнечной геоинженерии — в координации с другими странами, при условии управления, а также вместе с надежным портфелем мер политики по смягчению последствий изменения климата и адаптации ». В отчете рекомендовалось финансирование из США в размере около 100-200 миллионов долларов в течение первых пяти лет.

Мури говорит, что исследователи климата должны уделять основное внимание самому изменению климата, потому что общество должно знать, какими будут последствия, как адаптироваться и как смягчить эти последствия. Тем не менее, по ее словам, исследователям необходимо изучить солнечную геоинженерию, чтобы увидеть, может ли она быть полезной в качестве временной меры, пока мир уходит от ископаемого топлива.

«Вопрос в том, может ли это способствовать снижению некоторого уровня вреда от изменения климата в течение определенного периода, в то время как мы пытаемся отсортировать оба выброса CO₂ и концентрации CO₂ в рамках климатической системы », — сказала она. «Никто не видит в этом единственного решения, но пока не ясно, может ли это быть полезным или нет. На данный момент слишком много неизвестных и неопределенностей, чтобы по-настоящему сказать, хорошая это идея или плохая ».

Робок соглашается.

Его группа в Университете Рутгерса «проводит исследования, чтобы оценить риски, связанные с солнечной геоинженерией, по сравнению с рисками, которые они не сделают. И это информация, которая понадобится правительствам в будущем, чтобы решить, реализовывать ли ее когда-либо », — сказал он. «Я трачу миллионы долларов денег налогоплательщиков на свои исследования. И если я нахожу опасность для общества, я обязан предупредить об этом людей ».

Более прохладная Земля, но потенциально измененные муссоны

Группа Робока изучает преимущества и риски использования стратосферных аэрозолей для охлаждения планеты, имитирующих извержение вулкана.

«Преимущество номер один было бы, если бы вы могли это сделать, вы бы уменьшили глобальное потепление и многие из связанных с ним рисков», — сказал Робок. «Мы знаем, что если бы вы могли доставить туда аэрозоли, это сработало бы, потому что это не связано с созданием или воздействием на облака в тропосфере, это просто установка там экрана, отражающего солнечный свет».

Исследователи знают, что большие вулканические извержения, такие как извержение горы Пинатубо в 1991 году, охладили Землю. Но эти природные солнечные геоинженерные эксперименты также дали им возможность наблюдать и другие подводные камни, сказал Робок.

«Мы знаем, что были и другие вещи, которые были не так хороши; (извержение) разрушило озон », — сказал он. «И вы действительно получаете огромное сокращение количества дождевых дождей. Мы наблюдали это после горы Пинатубо ».

Вулканические извержения вызывают охлаждение Земли только на год или два, потому что аэрозоли в конечном итоге рассеиваются. Однако, если бы стратосферные аэрозоли использовались в качестве солнечной геоинженерии для охлаждения Земли, их использование могло бы изменить муссонные осадки на гораздо более длительный период, что могло бы привести к голоду, сказал Робок.

Некоторое моделирование показало, что солнечная геоинженерия на самом деле может иметь меньшее влияние на муссоны, чем глобальное потепление, но, тем не менее, проблема показывает, насколько сложно сделать эти прогнозы.

Кто решает?

Мури отмечает, что существуют такие проблемы, как болезни, передаваемые насекомыми, например, малярия. Как солнечная геоинженерия повлияет на популяции комаров и возможное распространение малярии?

А что, если не удалось сократить CO₂ выбросы и снижение глобального потепления приводит к разрушительным волнам жары, в результате которых умирают тысячи людей? Этого достаточно, чтобы перевесить другие негативы?

«Есть еще очень много областей, в которых мы недостаточно знаем», — сказала она.

Наконец, есть области, которые находятся далеко за пределами того, что климатологи, изучающие физические последствия изменения климата, могут предсказать. Самый большой вопрос — кто решает, какой должна быть температура на планете?

Принятие политических решений, связанных с солнечной геоинженерией, обескураживает, если учесть трудности, с которыми страны мира уже столкнулись, пытаясь договориться о сокращении выбросов углекислого газа.₂ выбросы, сказал Мури.

«Как поступить с геоинженерией с точки зрения геополитики и управления?» — сказала Мури. «Нам необходимо разработать правила. Кто устанавливает термостат и как бы вы согласились на такое? »

В статье, сопутствующей статье Мури и ее коллеги о геоинженерии и сельском хозяйстве, Бен Кравиц, доцент факультета наук о Земле и атмосфере Университета Индианы, резюмировал это следующим образом.

«Сельское хозяйство — одна из важных составляющих нашего понимания воздействия климатической инженерии», — написал он. «Чтобы получить более полное представление о воздействии климатической инженерии, необходимо рассмотреть многочисленные эффекты в дополнение к обеспечению продовольствием, включая водную безопасность, геополитику и экологическую справедливость…. Важно выяснить, будет ли климатическая инженерия в конечном итоге более или менее рискованной, чем изменение климата (и для кого) ».

Что такое солнечная геоинженерия?

Исследователи изучают ряд инженерных подходов как возможные способы охлаждения планеты. Три описанные здесь были определены в мартовском отчете Национальной академии наук, инженерии и медицины США как заслуживающие дальнейшего изучения. Эти три подхода основаны либо на контроле количества солнечного света, достигающего Земли, либо на уменьшении количества тепла, удерживаемого атмосферой.

Впрыск стратосферного аэрозоля

Этот метод требует нагнетания аэрозольных частиц, таких как сульфаты или предшественники газов, таких как диоксид серы, в стратосферу, которая представляет собой слой воздуха на высоте 10-50 км над поверхностью Земли. Большинство исследований посвящено размещению аэрозолей на высоте около 20 км над Землей, где частицы рассеиваются и отражают солнечную радиацию, чтобы охладить планету. Этот метод имитирует то, что происходит при сильных извержениях вулканов. Когда в 1991 году произошло извержение горы Пинатубо, в атмосферу было распылено от 15 до 20 мегатонн диоксида серы, что охладило Землю примерно на 0,4 градуса по Цельсию в течение двух лет. Однако в настоящее время нет самолетов, способных взлететь в стратосферу для этого.

Истончение перистых облаков

Этот метод включает распыление химикатов в перистые облака на высоте около 6-13 км над поверхностью Земли, чтобы они стали тонкими или исчезли. Облака улавливают тепло, поэтому их разрежение или уменьшение охлаждает планету, позволяя теплу уходить из атмосферы. Проблема для этого метода заключается в том, что перистые облака находятся в той области атмосферы, где летают струи, что может затруднить выполнение этой меры.

Осветление морских облаков

При таком подходе к низко лежащим жидким облакам над океаном добавлялись бы частицы, чтобы сделать их толще и более отражающими, что охладило бы Землю, если бы не было побочных эффектов на другие облака. Это имитирует то, что происходит сейчас при определенных условиях, когда корабли выбрасывают загрязнения в атмосферу. Эффект работает всего несколько дней, и морская соль может быть разбрызгана из океана, чтобы засеять облака.