Zrób to sam na skalę planetarną

Od sadzenia lasów na skalę kontynentalną po sztuczną indukcję opadów, naukowcy zaczęli proponować, testować, aw niektórych przypadkach wdrażać projekty geoinżynieryjne na dużą skalę, aby radykalnie przekształcić planetę (1). Projekty te mają na celu rozwiązanie globalnych problemów, takich jak pustynnienie, susze czy nadmiar dwutlenku węgla w atmosferze, ale same w sobie są bardzo problematyczne.

Najnowszy fantastyczny pomysł na odwrócenie skutków globalnego ocieplenia odpycha naszą planetę na orbitę dalej od Słońca. W niedawno wydanym chińskim filmie science fiction The Wandering Earth ludzkość zmienia orbitę Ziemi za pomocą ogromnych silników odrzutowych, aby uniknąć ekspansji (2).

Czy coś podobnego jest możliwe? Eksperci byli zaangażowani w obliczenia, których wyniki są nieco niepokojące. Gdyby na przykład użyto silników rakietowych Falcon Heavy firmy SpaceX, potrzeba by było 300 miliardów „wystrzeleń” z pełną mocą, aby Ziemia znalazła się na orbicie marsjańskiej, podczas gdy większość ziemskiej materii zostałaby wykorzystana do budowy i zasilania. Ten. Nieco wydajniejszy byłby silnik jonowy umieszczony na orbicie okołoziemskiej i w jakiś sposób przymocowany do planety – podobno zużywałby 13% masy Ziemi na przeniesienie pozostałych 87% na dalszą orbitę. Więc może? Musiałby być prawie dwudziestokrotnie większy od średnicy Ziemi, a podróż na orbitę Marsa zajęłaby jeszcze… miliard lat.

2. Kadr z filmu „Wędrująca ziemia”

Wydaje się zatem, że projekt „zepchnięcia” Ziemi na zimniejszą orbitę należy odłożyć w nieskończoność w przyszłość. Zamiast tego jeden z realizowanych już projektów w więcej niż jednej lokalizacji, budowa zielonych barier na dużych powierzchniach planety. Składają się z rodzimej roślinności i są sadzone na obrzeżach pustyń, aby powstrzymać dalsze pustynnienie. Dwie największe ściany znane są pod angielską nazwą w Chinach, które na przestrzeni 4500 km próbują powstrzymać rozprzestrzenianie się pustyni Gobi, oraz wielka zielona ściana w Afryce (3), do 8 km na granicy Sahary.

3. Ograniczenie Sahary w Afryce

Jednak nawet najbardziej optymistyczne szacunki wskazują, że będziemy potrzebować co najmniej miliarda hektarów dodatkowych lasów, aby powstrzymać skutki globalnego ocieplenia poprzez neutralizację wymaganej ilości CO2. To obszar wielkości Kanady.

Zdaniem naukowców z Poczdamskiego Instytutu Badań Klimatycznych sadzenie drzew ma też ograniczony wpływ na klimat i budzi niepewność, czy w ogóle jest skuteczne. Entuzjaści geoinżynierii szukają bardziej radykalnych sposobów.

Blokowanie słońca szarością

Technika zaproponowana wiele lat temu rozpylanie kwaśnych związków do atmosfery, znany również pod skrótem SRM (zarządzanie promieniowaniem słonecznym) jest odwzorowaniem warunków panujących podczas dużych erupcji wulkanów, które uwalniają te substancje do stratosfery (4). Przyczynia się to m.in. do powstawania chmur i ograniczenia promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi. Naukowcy udowodnili na przykład, że jest świetny Pinatubo na Filipinach doprowadziło to w 1991 r. do światowego spadku temperatury o około 0,5°C w ciągu co najmniej dwóch lat.

4. Wpływ aerozoli siarkowych

W rzeczywistości nasz przemysł, który od dziesięcioleci emituje ogromne ilości dwutlenku siarki jako zanieczyszczenia, od dawna przyczynia się do ograniczenia przepuszczalności światła słonecznego. szacuje się, że te zanieczyszczenia w bilansie cieplnym zapewniają około 0,4 wata „oświetlenia” Ziemi na metr kwadratowy. Jednak zanieczyszczenie, które wytwarzamy dwutlenkiem węgla i kwasem siarkowym, nie jest trwałe.

Substancje te nie przedostają się do stratosfery, gdzie mogłyby utworzyć trwałą warstwę antysłoneczną. Naukowcy szacują, że aby zrównoważyć efekt koncentracji w ziemskiej atmosferze, do stratosfery należałoby wpompować co najmniej 5 mln ton lub więcej.₂ i inne substancje. Zwolennicy tej metody, tacy jak Justin McClellan z Aurora Flight Sciences w Massachusetts, szacują, że koszt takiej operacji wyniósłby około 10 miliardów dolarów rocznie – kwota pokaźna, ale niewystarczająca, by zniszczyć ludzkość na zawsze.

Niestety metoda siarkowa ma jeszcze jedną wadę. Chłodzenie działa dobrze w cieplejszych regionach. W rejonie biegunów – prawie żaden. Jak więc można się domyślić, procesu topnienia lodu i podnoszenia się poziomu mórz nie da się w ten sposób zatrzymać, a problem strat spowodowanych zalaniem nisko położonych terenów przybrzeżnych pozostanie realnym zagrożeniem.

Niedawno naukowcy z Harvardu przeprowadzili eksperyment polegający na wprowadzeniu śladów aerozolu na wysokości około 20 km - niewystarczającej, aby mieć znaczący wpływ na ziemską stratosferę. Wykonano je (SCoPEx) za pomocą balonika. Aerozol zawierał w.i. siarczany, które tworzą mgiełkę odbijającą światło słoneczne. To jeden z wielu projektów geoinżynieryjnych o ograniczonej skali, realizowanych na naszej planecie w zaskakująco dużej liczbie.

Parasole kosmiczne a wzrost albedo Ziemi

Spośród innych tego typu projektów pomysł ten zwraca uwagę start gigantycznego parasola w kosmos. Ograniczyłoby to ilość promieniowania słonecznego docierającego do Ziemi. Pomysł ten istnieje od dziesięcioleci, ale obecnie znajduje się na etapie twórczego rozwoju.

Artykuł opublikowany w 2018 roku w czasopiśmie Aerospace Technology and Management opisuje projekt, który autorzy nazywają. Zgodnie z nią planuje się umieścić cienką szeroką wstęgę włókna węglowego w punkcie Lagrange'a, który jest względnie stabilnym punktem w złożonym systemie oddziaływań grawitacyjnych między Ziemią, Księżycem i Słońcem. Liść blokuje tylko niewielką część promieniowania słonecznego, ale to może wystarczyć, aby globalne temperatury spadły poniżej limitu 1,5°C wyznaczonego przez Międzynarodowy Panel Klimatyczny.

Przedstawiają nieco podobny pomysł duże kosmiczne lustra. Zostały one zaproponowane na początku I wieku przez astrofizyka Lowella Wooda z Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii. Aby koncepcja była skuteczna, odbicie musi padać na co najmniej 1% światła słonecznego, a lustra muszą mieć powierzchnię 1,6 mln km².².

Inni chcą blokować słońce stymulując, a więc stosując proces znany jako zasiewanie chmur. Do generowania kropli potrzebne są „Nasiona”. Naturalnie kropelki wody tworzą się wokół cząsteczek kurzu, pyłków, soli morskiej, a nawet bakterii. Wiadomo, że można do tego użyć również środków chemicznych, takich jak jodek srebra lub suchy lód. Może się to zdarzyć już znanymi i stosowanymi metodami. rozjaśniające i wybielające chmury, zaproponowany przez fizyka Johna Lathama w 1990 roku. Projekt Sea Cloud Lightning na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Seattle proponuje uzyskanie efektu wybielania poprzez rozpylanie wody morskiej na chmury nad oceanem.

Inne godne uwagi propozycje wzrost albedo Ziemi (czyli stosunek promieniowania odbitego do promieniowania padającego) mają również zastosowanie do malowania domów na biało, sadzenia jasnych roślin, a być może nawet układania odblaskowych arkuszy na pustyni.

Niedawno opisaliśmy techniki absorpcji, które są częścią arsenału geoinżynierii w MT. Zasadniczo nie mają one zasięgu globalnego, chociaż jeśli ich liczba wzrośnie, konsekwencje mogą być globalne. Trwają jednak poszukiwania metod zasługujących na miano geoinżynierii. usuwanie COXNUMX₂ z atmosfery może, zdaniem niektórych, przejść zasiewa oceanyktóre przecież są jednymi z głównych pochłaniaczy dwutlenku węgla na naszej planecie, odpowiedzialnymi za redukcję około 30% COXNUMX₂. Chodzi o to, aby poprawić ich efektywność.

Dwa najważniejsze sposoby to nawożenie mórz żelazem i wapniem. Stymuluje to wzrost fitoplanktonu, który wysysa dwutlenek węgla z atmosfery i pomaga w odkładaniu go na dnie. Dodatek związków wapnia spowoduje reakcję z CO.₂ już rozpuszczony w oceanie i tworzenie jonów wodorowęglanowych, zmniejszając w ten sposób kwasowość oceanów i czyniąc je podatnymi na pochłanianie większej ilości CO₂.

Pomysły ze stajni Exxon

Największymi sponsorami badań geoinżynieryjnych są The Heartland Institute, Hoover Institution i American Enterprise Institute, z których wszyscy pracują dla przemysłu naftowego i gazowego. Dlatego koncepcje geoinżynieryjne są często krytykowane przez zwolenników redukcji emisji dwutlenku węgla, którzy ich zdaniem odwracają uwagę od istoty problemu. Oprócz zastosowanie geoinżynierii bez redukcji emisji uzależnia ludzkość od tych metod bez rozwiązania rzeczywistego problemu.

Koncern naftowy ExxonMobil od lat 90. słynie ze swoich śmiałych globalnych projektów. Oprócz nawożenia oceanów żelazem i budowy ochrony przeciwsłonecznej w kosmosie za 10 bilionów dolarów, zaproponowała również wybielenie powierzchni oceanu poprzez nałożenie jasnych warstw, piany, pływających platform lub innych „odbić” na powierzchni wody. Inną opcją było holowanie arktycznych gór lodowych na niższe szerokości geograficzne, tak aby biel lodu odbijała promienie słoneczne. Oczywiście od razu zauważono niebezpieczeństwo kolosalnego wzrostu zanieczyszczenia oceanów, nie mówiąc już o ogromnych kosztach.

Eksperci Exxon zaproponowali również użycie dużych pomp do przemieszczania wody spod lodu morskiego Antarktydy, a następnie rozpylania jej do atmosfery, tak aby opadała w postaci cząstek śniegu lub lodu na pokrywę lodową Antarktydy Wschodniej. Zwolennicy twierdzili, że gdyby pompowano w ten sposób trzy biliony ton rocznie, na pokrywie lodowej byłoby o 0,3 metra więcej śniegu, jednak ze względu na ogromne koszty energii projekt ten nie był już wspominany.

Innym pomysłem ze stajni Exxon są cienkowarstwowe aluminiowe balony wypełnione helem w stratosferze, umieszczane do 100 km nad powierzchnią Ziemi w celu rozpraszania światła słonecznego. Zaproponowano również przyspieszenie obiegu wody w oceanach świata poprzez regulację zasolenia niektórych kluczowych regionów, takich jak Północny Atlantyk. Aby wody stały się bardziej zasolone, rozważano między innymi zachowanie pokrywy lodowej Grenlandii, co zapobiegłoby jej szybkiemu topnieniu. Jednak skutkiem ubocznym ochłodzenia Północnego Atlantyku byłoby ochłodzenie Europy, co utrudniłoby ludziom przetrwanie. Drobiazg.

Podane dane Monitor geoinżynieryjny – wspólny projekt Biofuelwatch, ETC Group i Heinrich Boell Foundation – pokazuje, że na świecie zrealizowano całkiem sporo projektów geoinżynieryjnych (5). Mapa pokazuje aktywne, ukończone i porzucone. Wydaje się, że nadal nie ma skoordynowanego międzynarodowego zarządzania tą działalnością. Nie jest to więc ściśle globalna geoinżynieria. Raczej sprzęt.

5. Mapa projektów geoinżynieryjnych wg serwisu map.geoengineeringmonitor.org

Większość projektów, bo ponad 190, została już zrealizowana. sekwestracja dwutlenku węgla, tj. wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla (CCS), oraz około 80 – wychwytywanie, wykorzystywanie i składowanie dwutlenku węgla (, KUS). Zrealizowano 35 projektów nawożenia oceanów i ponad 20 projektów wstrzykiwania aerozolu do stratosfery (SAI). Na liście Geoengineering Monitor znajdziemy też trochę działań związanych z chmurą. Najwięcej projektów powstało z myślą o modyfikacji pogody. Z danych wynika, że ​​wystąpiły 222 zdarzenia związane ze wzrostem opadów i 71 zdarzeń związanych ze spadkiem opadów.

Uczeni nadal się spierają

Cały czas entuzjazm inicjatorów rozwoju zjawisk klimatycznych, atmosferycznych i oceanicznych w skali globalnej rodzi pytania: czy naprawdę wiemy wystarczająco dużo, aby bez obaw oddać się geoinżynierii? Co jeśli na przykład zasiewanie chmur na dużą skalę zmienia przepływ wody i opóźnia porę deszczową w Azji Południowo-Wschodniej? A co z uprawami ryżu? Co jeśli, na przykład, zrzucenie ton żelaza do oceanu zniszczy populację ryb wzdłuż wybrzeża Chile?

w oceanie, po raz pierwszy wdrożony u wybrzeży Kolumbii Brytyjskiej w Ameryce Północnej w 2012 roku, szybko przyniósł odwrotny skutek w postaci masowych zakwitów glonów. Wcześniej, w 2008 roku, 191 krajów ONZ zatwierdziło zakaz nawożenia oceanów w obawie przed nieznanymi skutkami ubocznymi, możliwymi modyfikacjami łańcucha pokarmowego lub tworzeniem obszarów o niskiej zawartości tlenu w zbiornikach wodnych. W październiku 2018 roku ponad sto organizacji pozarządowych potępiło geoinżynierię jako „niebezpieczną, niepotrzebną i niesprawiedliwą”.

Podobnie jak w przypadku leczenia i wielu leków, geoinżynieria prowokuje skutki uboczneco z kolei będzie wymagało odrębnych środków, aby im zapobiec. Jak zauważył Brad Plumer w „Washington Post”, raz rozpoczęte projekty geoinżynieryjne są trudne do zatrzymania. Kiedy na przykład przestaniemy rozpylać cząsteczki odbijające światło w atmosferze, Ziemia zacznie się bardzo szybko nagrzewać. A nagłe są znacznie gorsze niż powolne.

Niedawne badanie opublikowane w Journal of Geosciences jasno to wyjaśnia. Jego autorzy po raz pierwszy wykorzystali jedenaście modeli klimatycznych, aby przewidzieć, co mogłoby się stać, gdyby świat zastosował geoinżynierię słoneczną, aby zrównoważyć jednoprocentowy wzrost globalnej emisji dwutlenku węgla rocznie. Dobrą wiadomością jest to, że model może ustabilizować globalne temperatury, ale wygląda na to, że gdyby geoinżynieria została zatrzymana po osiągnięciu tego celu, doszłoby do katastrofalnych skoków temperatury.

Eksperci obawiają się też, że najpopularniejszy projekt geoinżynieryjny – pompowanie dwutlenku siarki do atmosfery – może zagrozić niektórym regionom. Zwolennicy takich działań sprzeciwiają się. Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Climate Change w marcu 2019 r. uspokaja, że ​​negatywne skutki takich projektów będą bardzo ograniczone. Współautor badania, prof. David Keith z Harvardu, inżynier i naukowiec zajmujący się polityką publiczną, mówi, że naukowcy nie powinni tylko dotykać geoinżynierii, zwłaszcza energii słonecznej.

- - Powiedział. -

Artykuł Keitha spotkał się już z krytyką tych, którzy obawiają się, że naukowcy przeceniają istniejące technologie i że ich optymizm co do metod geoinżynieryjnych może zniechęcić społeczeństwo do wysiłków na rzecz ograniczenia emisji gazów cieplarnianych.

Istnieje wiele badań pokazujących, jak frustrujące może być zastosowanie geoinżynierii. W 1991 roku 20 megaton dwutlenku siarki zostało uwolnionych do wysokiej atmosfery, a cała planeta została pokryta warstwą siarczanu, odbijającą dużą ilość światła widzialnego. Ziemia ochłodziła się o około pół stopnia Celsjusza. Ale po kilku latach siarczany wypadły z atmosfery, a zmiany klimatu powróciły do ​​starego, niepokojącego schematu.

Co ciekawe, w stonowanym, chłodniejszym świecie post-Pinatubo rośliny zdawały się dobrze sobie radzić. Zwłaszcza lasy. Jedno z badań wykazało, że w słoneczne dni w 1992 roku fotosynteza w lesie Massachusetts wzrosła o 23% w porównaniu z okresem przed erupcją. Potwierdziło to hipotezę, że geoinżynieria nie zagraża rolnictwu. Bardziej szczegółowe badania wykazały jednak, że po erupcji wulkanu światowe zbiory kukurydzy spadły o 9,3%, a pszenicy, soi i ryżu o 4,8%.

I to powinno ostudzić zwolenników globalnego ochłodzenia globu.