Geoengineering on riskialtista ja todistamatonta, mutta pian se saattaa olla tarpeen

Tämä artikkeli on osa Earthin vianetsintä: moniosainen sarja, joka tutkii rohkeaa, innovatiivista ja potentiaalista maailmaa muuttavat pyrkimykset käyttää teknologiaa aseena ilmastonmuutosta vastaan.

Kuvittele, että kesän taivaansininen taivas haalistuu utuisen valkoiseksi, kun valoa sirottavia aerosoleja ruiskutetaan maan yläilmakehään. Kuvittele planeetta, joka on peitetty jättimäisillä keinotekoisilla kemiallisilla sienillä, jotka imevät kaasuja ulos hengittämästämme ilmasta. Kuvittele täyttäväsi Maan valtameret miljoonilla kiloilla kalsiumbikarbonaattia happamoitumisen tason muuttamiseksi.

Paperilla (tai no, näytöllä) nämä ehdotukset näyttävät enemmän kuin vähän 1970-luvun apokalyptisemmiltä, ​​megalomaniallisemmilta James Bond -elokuvajuoniilta.

Tietyssä mielessä ne eivät ole niin erilaisia. Ne kaikki ovat aloitteita, joiden nimenomainen tavoite on muuttaa planeettamme monimutkaista "maajärjestelmää" massiivisessa, maailmanlaajuisessa mittakaavassa. Ainoastaan, toisin kuin Bond-pahisten synkät väestötuhoyritykset, tämän tyyppinen muutos – jota kutsutaan "geoengineeringiksi" - on tarkoitettu suoritettavaksi ihmiskunnan hyväksi.

Tai niin väite menee.

Leikitään jumalaa kaikista oikeista syistä

Vuoden 1958 lopulla Harry Wexler, silloinen Yhdysvaltain sääviraston meteorologisen tutkimuksen johtaja, kuvaili keinoa "muuttaa säätä suuressa mittakaavassa". Ehdotus, julkaistu lehdessä Tiede, käsitteli menetelmää valtavan määrän höyryn tuottamiseksi Jäämerellä. Hän ehdotti, että tämä tiivistyisi muodostaen jääpilven, joka peittää alueen, jonka tavoitteena on vähentää "puoleen lämmön menetystä Maan pinnan säteily navan ympäriltä." Sillä olisi merkittäviä ilmastoa muuttavia vaikutuksia planeetallemme sellaisena kuin sen tunnemme. Miten tämä hypoteettinen massiivinen höyrypilvi voidaan saavuttaa? Yksinkertainen: räjäyttämällä kymmenen 10 megatonnin pommia meressä talven aikana.

Tarpeetonta sanoa, että Wexlerin ehdotusta ei hyväksytty. Mutta 60 vuotta myöhemmin sen taustalla oleva ajatus – että ihmiskunnalla on valta ja ehkä moraalinen velvollisuus muuttaa ilmastoamme maailmanlaajuiseksi hyväksi – houkuttelee edelleen tutkijoita ja muita tutkijoita.

Ero vuoden 1958 ja nykypäivän välillä on se, että täällä vuonna 2019 tiedämme paljon enemmän ilmastonmuutoksen vaikutuksista. 1950-luvun lopulla vasta nousseet huolenaiheet, kuten Charles David Keelingin havainto ilmakehän hiilidioksidin tason noususta, ymmärretään nykyään laajalti. Monissa osissa maailmaa ilmastonmuutoksen vaikutukset ovat valitettavasti liian ilmeisiä äärimmäisten sääilmiöiden läpikäymiseksi.

Hiilidioksidin ja muiden kasvihuonekaasujen pitoisuuksien vähentäminen ilmakehässä on ongelma, joka tulee ajan myötä yhä kiireellisemmäksi. Vaikka emme aktiivisesti lisääkään ulos pumpattavan hiilidioksidin määrää henkilöä kohti, Maailman kasvava väestö tarkoittaa, että ongelma pahenee eksponentiaalisesti, jos pysymme nykyisyydessämme tietenkin.

Vuonna 1800 maailman väkiluku oli arviolta 1 miljardi ihmistä. Vuoteen 1900 mennessä luku oli noussut 1,6 miljardiin. Nykyään se on jossain 7 miljardin pohjoispuolella. Vuoteen 2100 mennessä ennusteiden mukaan se voi saavuttaa 10 miljardia. Hiilidioksidin tasoa on siksi laskettava henkeä kohti, jotta pysyisimme samalla kestämättömällä tasolla, jolla olemme tällä hetkellä.

Planeetan uusiminen

Yksi parhaista geotekniikasta kirjoitetuista kirjoista on Oliver Mortonin Uusittu planeetta. Se alkaa siitä, että Morton kysyy meiltä kaksi kysymystä, jotka ovat saaneet monet pitämään tätä yhtenä ainoista toteuttamiskelpoisista ratkaisuista ilmastonmuutokseen.

Ensinnäkin Morton kysyy, uskommeko, että ilmastonmuutoksen riskit ansaitsevat vakavia toimia niiden vähentämiseksi? Toiseksi, uskommeko, että talouden hiilidioksidipäästöjen vähentäminen lähelle nollaa on todella vaikeaa nykyisillä menetelmillämme? Vastaus "kyllä" molempiin kysymyksiin johtaa radikaalimpaan ilmastotoimiin. Siirry geoinsinööriin.

"Syy, miksi uskon, että maailman on ymmärrettävä geotekniikka paremmin, on se, että optimistisimmatkaan ennusteet hiilidioksidin vähentämisestä eivät näytä hiilenpoisto, joka pitää maailman [3,6 Fahrenheit-astetta] Pariisin sopimuksen ehdottamissa rajoissa”, Morton kertoi Digitalille. Trendit. "Ei myöskään ole selvää, että politiikka, joka saattaa ajaa maailman teollisuustaloudet alas hiilidioksidin vähentämiskäyrän ensimmäisellä puoliskolla, toimii toisella puoliskolla. Voi olla mahdollista vähentää sähkönkäyttöämme, mutta on monia muita paikkoja, joissa hiilidioksidin vähentäminen voi olla paljon vaikeampaa. On ajateltavissa, että se, mitä näemme auringon ja tuulen erittäin tervetulleessa laajenemisessa, ovat jossain määrin alhaalla roikkuvia hedelmiä. Sähköverkon hiilestä poistaminen on helpompaa kuin esimerkiksi terästehtaalla tai sementtitehtailla."

Erilaisia ​​lähestymistapoja geosuunnitteluun

Planeettamme monimutkaisen järjestelmän muuttaminen kuulostaa vaikealta. Se on selvää. Hyvä uutinen on kuitenkin se, että jos jäätiköiden sulamista ja lisääntyviä sääilmiöitä voidaan koskaan pitää "hyvinä" - tiedämme, että se voidaan tehdä. Olemme tehneet sen aiemmin. Teollistuminen, joka johti nykyiseen ilmastonmuutokseemme, oli geotekniikan muoto, vaikkakin tahaton.

Onneksi tämän päivän geotekniikan ehdotukset eivät ole aivan yhtä apokalyptisiä kuin Harry Wexlerin meteorologinen pommikampanja. Yleisesti ottaen he kuuluvat yhteen kahdesta leiristä. Ensimmäinen on se, joka tunnetaan nimellä Solar Radiation Management (SRM) tai aurinkogeotekniikka: Heijasta osa auringon energiasta takaisin avaruuteen, mikä kompensoi lämpötilan nousua, jonka aiheuttaa kasvihuonekaasujen lisääntyminen tunnelmaa.

Kaksi johtavaa ehdotusta aurinkogeotekniikan toteuttamiseksi ovat avaruusheijastimet auringonvalon estämiseksi ennen kuin se saavuttaa maan, tai käyttämällä stratosfäärin aerosoleja sisältää pieniä, heijastavia hiukkasia, jotka heijastavat auringonvaloa ylemmästä ilmakehästä.

Toisessa kulmassa on niin sanottu kasvihuonekaasujen poisto (GGR) tai hiiligeoengineering. Tällä pyritään poistamaan hiilidioksidia ja muita kasvihuonekaasuja ilmakehästä imemällä niitä ilmasta. Tämä voitaisiin saavuttaa (muiden mahdollisten menetelmien ohella) massiivisella puiden istutuksella, lisäämällä ravinteita valtamereen hiilidioksidin imemiseksi ilmakehästä tai isojen koneiden rakentaminen jotka poistavat hiilidioksidia ympäröivästä ilmasta ja varastoivat sen.

Tällä hetkellä hiiligeosuunnitteluun on kiinnitetty paljon enemmän huomiota sekä lainsäädännön että rahoituksen osalta. Hiljattain esimerkiksi kanadalainen yritys Carbon Engineering päätti 68 miljoonan dollarin osakerahoituskierroksen teknologialleen, joka on suunniteltu sitomaan hiiltä ilmakehästä.

Vaikka aurinkogeotekniikka on sinänsä erittäin lupaava, se ei ole saanut samoja mahdollisuuksia. Tämä johtuu todennäköisesti osittain tällaisten hankkeiden valtavasta laajuudesta. Mutta ilmastonmuutoksen käsitteleminen tarkoituksenmukaisella tavalla voisi hyvinkin edellyttää näiden kahden lähestymistavan yhdistelmää yhdessä.

Pitäisikö meidän huolestua?

Kuten missä tahansa suuressa paradigmaa muuttavassa kehityksessä, geotekniikassa on suuria huolenaiheita. Mielenkiintoista on, että Morton ehdottaa, että huolet laajamittaisista ponnisteluista ilmastonmuutoksen vaikutusten torjumiseksi ovat itse asiassa pahentuneet, kun tietämyksemme ilmastonmuutoksesta on lisääntynyt.

"Voit ajatella sitä ristiriitaisena", hän sanoi. "Voisi kuvitella, että kun ihmiset tulivat tietoisiksi tahattoman ilmastonmuutoksen vaikutuksista, he etsivät tapoja kompensoida sitä. Mutta mielestäni se on täysin ymmärrettävää ja intuitiivista. Kun ihmiset ovat yhä enemmän huolissaan siitä, mitä ihmiset tekevät ilmastolle, on vähemmän halu tehdä niin. Tämä johtuu siitä, että niin suuri osa ilmastoa koskevasta keskustelusta liittyy epävarmuuteen ja tahattomiin seurauksiin."

Jotkut geotekniikan ympärillä esille nostetuista ongelmista ovat todennäköisimmin väärinkäsityksiä, kuten uskomus, että aurinkogeotekniikan ponnisteluja olisi jatkettava loputtomiin. He eivät haluaisi. Toiset ovat huolissaan siitä, että aurinkogeotekniikan kaltaiset toimet osoittautuvat kohtuuttoman kalliiksi. Tämä ei myöskään pidä paikkaansa. A Harvardin tutkimus äskettäin totesi, että hiukkasten levittäminen stratosfääriin ilmastonmuutoksen torjumiseksi voi maksaa vain 2 miljardia dollaria vuodessa vihreän energian aloitteisiin tällä hetkellä käytetystä 500 miljardista dollarista.

Mutta vielä muut huolenaiheet ovat päteviä - ja niitä on tutkittava enemmän. Esimerkiksi a Vuoden 2018 artikkeli Nature-lehdessä ehdotti, että auringonsäteiden heijastaminen takaisin avaruuteen voisi aiheuttaa laajan sadon epäonnistumisen. Tämä kumoaisi lämpenemisen vähentämisestä koituvat hyödyt maataloudelle.

Tutkijat ovat myös ilmaisseet huolensa siitä, että geotekniikalla voi olla tuhoisia vaikutuksia, koska se muuttaa sade- ja myrskymallit joissain osissa maailmaa. aiheutuu planeetan jäähtymisestä samalla kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuudet pysyvät massiivisena.

Onko meillä aikaa hukattavaksi?

Monissa näistä tapauksista tuomaristo on edelleen poissa. Yksi tuore tutkimus Nature Climate Change -lehdessä torjunut joitain mahdollisia ongelmia.

"Tutkimuksemme arvioi ilmastovasteen skenaariossa, jossa aurinkogeotekniikka puolitti lämpenemisen hiilidioksidipitoisuuksien kaksinkertaistumisesta." Peter Irvine, tutkijatohtori Harvardin John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, kertoi Digital Trendsille. ”Huomasimme, että lämpenemisen puolittaminen puolitti karkeasti yleisen ilmastonmuutoksen kaikissa tarkasteluissamme ja kompensoi yli 80 prosenttia ilmaston lämpenemisessämme simuloidusta trooppisten syklonien intensiteetin kasvusta skenaario. Testasimme myös, onko tämä paikallisessa mittakaavassa vai lisäsikö aurinkogeotekniikka paikoin ilmastonmuutoksen suuruutta. Havaitsimme, että alle 0,5 prosentissa paikoista veden saatavuus muuttui enemmän tai äärimmäisyyksiin sademäärä aurinkogeotekniikan skenaariossamme kuin he olisivat nähneet ilman aurinkoa geotekniikka."

Loppujen lopuksi geotekniikka on edelleen kehittyvä tiede. Kysymyksiä on esitettävä rohkeista ratkaisuista, mutta suurin kysymys on, kuinka paljon aikaa meillä on jäljellä näiden muutosten toteuttamiseen. Ilmastonmuutospyrkimyksiin liittyy varmasti riskejä. Mutta ne voivat myös osoittautua välttämättömiksi riskeiksi.

"Ihmiset ovat hyvin huolissaan koko ajatuksesta, että saattaa olla olemassa organisaatio, joka voisi "leikki jumalaa" ilmaston kanssa", Morton sanoi. "Jaan ehdottomasti tämän huolen. Mutta minun on tasapainotettava se huolella siitä tosiasiasta, että ilmastoa muutetaan ilman, että kukaan "pelaa jumalaa" tällä tavalla."

Katso loput Troubleshooting Earthista: siirry sarjan kotisivuille.

Toimittajien suositukset

• Olin väärässä. Sähköpyörät ovat niin käytännöllisiä, että ne ovat joukkoliikenteen huijauskoodi
• Tiedon tallennus ja likainen energia: mitä Big Techin hiilineutraalit lupaukset jättävät huomiotta
• Tohtori Cecilia Bitz seuraa merijäätä sen katoaessa ennennäkemättömällä tasolla
• Climeworks haluaa puhdistaa ilmapiirin rakennuksen kokoisilla imureilla
• Ocean Cleanupin kunnianhimoinen suunnitelma puhdistaa valtameri muovijätteestä