Geoinżynieria jest ryzykowna i niepotwierdzona, ale wkrótce może okazać się konieczna

Ten artykuł jest częścią Rozwiązywanie problemów z Ziemią: wieloczęściowa seria badająca to, co odważne, innowacyjne i potencjalnie wysiłki zmieniające świat wykorzystać technologię jako broń przeciwko zmianom klimatycznym.

Wyobraź sobie, że lazurowe niebo latem blaknie do mglistej bieli, gdy rozpraszające światło aerozole są wstrzykiwane do górnych warstw atmosfery Ziemi. Wyobraź sobie planetę pokrytą gigantycznymi sztucznymi gąbkami chemicznymi wysysającymi gazy z powietrza, którym oddychamy. Wyobraź sobie napełnianie ziemskich oceanów milionami funtów wodorowęglanu wapnia, aby zmienić poziom zakwaszenia.

Na papierze (lub, cóż, na ekranie) te sugestie przypominają bardziej apokaliptyczne, megalomańskie fabuły filmów o Jamesie Bondzie z lat 70.

W pewnym sensie nie różnią się zbytnio. Wszystkie z nich to inicjatywy zaproponowane z wyraźnym celem modyfikacji złożonego „systemu ziemskiego” naszej planety na masową, globalną skalę. Tyle że w przeciwieństwie do złowrogich wysiłków złoczyńców Bonda zmierzających do zniszczenia populacji, tego typu modyfikacje – określane jako „geoinżynieria” – mają być przeprowadzane dla dobra ludzkości.

Tak przynajmniej wynika z argumentacji.

Udawanie Boga z właściwych powodów

Pod koniec 1958 roku Harry Wexler, ówczesny dyrektor ds. badań meteorologicznych w U.S. Weather Bureau, opisał sposoby „modyfikowania pogody na dużą skalę”. Propozycja, opublikowane w czasopiśmie Nauka, omówili metodę wytwarzania ogromnych ilości pary w Oceanie Arktycznym. Zasugerował, że woda ta skondensuje się, tworząc chmurę lodu pokrywającą region, a jej celem będzie zmniejszenie „o połowę utraty ciepła przez promieniowania z powierzchni Ziemi wokół Bieguna.” Miałoby to poważne, zmieniające klimat skutki dla naszej planety, jaką znamy. Jak można uzyskać tę hipotetyczną, masywną chmurę pary? To proste: zdetonować zimą dziesięć 10-megatonowych bomb w oceanie.

Nie trzeba dodawać, że propozycja Wexlera nie została uwzględniona. Jednak 60 lat później kryjąca się za tym idea – że ludzkość ma władzę i być może moralny imperatyw, aby zmienić nasz klimat dla dobra globalnego – nadal przyciąga naukowców i innych badaczy.

Różnica między rokiem 1958 a dniem dzisiejszym polega na tym, że w 2019 roku wiemy znacznie więcej o skutkach zmian klimatycznych. Obawy, które zaczęły pojawiać się pod koniec lat pięćdziesiątych XX wieku, takie jak odkrycie Charlesa Davida Keelinga o rosnącym poziomie dwutlenku węgla w atmosferze, są dziś powszechnie rozumiane. W wielu częściach świata skutki zmian klimatycznych są niestety aż nazbyt widoczne, aby dało się je dostrzec poprzez ekstremalne zjawiska pogodowe.

Zmniejszenie poziomu dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych w atmosferze to problem, który z biegiem czasu staje się coraz pilniejszy. Nawet jeśli nie zwiększymy aktywnie ilości wypompowywanego dwutlenku węgla na osobę, rosnąca populacja świata oznacza, że ​​problem będzie się wykładniczo pogłębiał, jeśli pozostaniemy na obecnym poziomie kurs.

W 1800 roku ludność świata liczyła około 1 miliarda ludzi. Do 1900 roku liczba ta wzrosła do 1,6 miliarda. Dziś jest to gdzieś na północ od 7 miliardów. Prognozy mówią, że do 2100 roku liczba ta może osiągnąć 10 miliardów. Należy zatem obniżyć poziom dwutlenku węgla w przeliczeniu na mieszkańca, abyśmy po prostu pozostali na tym samym, niezrównoważonym poziomie, na jakim jesteśmy obecnie.

Przebudowa planety

Jedną z najlepszych książek na temat geoinżynierii jest książka Olivera Mortona Planeta przetworzona. Zaczyna się od tego, że Morton zadał nam dwa pytania, które skłoniły wiele osób do uznania tego za jedno z jedynych realnych rozwiązań problemu zmian klimatycznych.

Po pierwsze, Morton pyta, czy wierzymy, że ryzyko zmiany klimatu zasługuje na poważne działania mające na celu jego zmniejszenie? Po drugie, czy wierzymy, że zmniejszenie emisji dwutlenku węgla w gospodarce do poziomu bliskiego zera jest rzeczywiście bardzo trudne przy użyciu naszych obecnych metod? Odpowiedź „tak” na oba te pytania prowadzi do bardziej drastycznej formy działań klimatycznych. Wejdź na geoinżynierię.

„Powodem, dla którego uważam, że świat musi lepiej zrozumieć geoinżynierię, jest to, że nawet najbardziej optymistyczne prognozy dotyczące dekarbonizacji nie potwierdzają pokaż pokaż dekarbonizację, która utrzyma świat w granicach [3,6 stopnia Fahrenheita] zaproponowanych w Porozumieniu paryskim” – Morton powiedział Digital Trendy. „Nie jest również jasne, czy polityka, która może sprowadzić gospodarki przemysłowe świata w dół w pierwszej połowie krzywej redukcji emisji, sprawdzi się w drugiej połowie. Zmniejszenie zużycia energii elektrycznej może być możliwe, ale jest wiele innych miejsc, w których ograniczenie emisji dwutlenku węgla może być znacznie trudniejsze. Można sobie wyobrazić, że to, co obserwujemy w postaci niezwykle mile widzianej ekspansji energii słonecznej i wiatrowej, jest w pewnym stopniu nisko wiszącym owocem. Łatwiej jest zdekarbonizować sieć elektroenergetyczną niż na przykład hutę stali czy cementownię”.

Różne podejścia do geoinżynierii

Zmiana złożonego systemu, jakim jest nasza planeta, wydaje się trudna. Tyle jest jasne. Jednak dobra wiadomość – jeśli topnienie czap lodowych i rosnąca liczba dziwacznych zjawisk pogodowych można kiedykolwiek uznać za „dobre” – jest taka, że ​​wiemy, że jest to możliwe. Zrobiliśmy to już wcześniej. Industrializacja, która doprowadziła do obecnego poziomu zmian klimatycznych, była formą geoinżynierii, choć niezamierzoną.

Na szczęście dzisiejsze propozycje geoinżynierii nie są tak apokaliptyczne jak kampania bombardowań meteorologicznych Harry'ego Wexlera. Ogólnie rzecz biorąc, należą oni do jednego z dwóch obozów. Pierwsza z nich to tak zwane zarządzanie promieniowaniem słonecznym (SRM) lub geoinżynieria słoneczna: odbijanie części energii słonecznej z powrotem w przestrzeń kosmiczną, kompensując w ten sposób wzrost temperatury spowodowany podwyższonym poziomem gazów cieplarnianych w kosmosie atmosfera.

Dwie z wiodących sugestii dotyczących prowadzenia geoinżynierii słonecznej dotyczą odbłyśniki przestrzenne blokujące część światła słonecznego zanim dotrze do Ziemi, lub za pomocą aerozoli stratosferycznych zawierające małe, odblaskowe cząsteczki odbijające światło słoneczne od górnych warstw atmosfery.

W drugim rogu znajduje się to, co nazywa się usuwaniem gazów cieplarnianych (GGR) lub geoinżynierią węglową. Ma to na celu usunięcie dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych z atmosfery poprzez wysysanie ich z powietrza. Można to osiągnąć (wśród innych potencjalnych metod) poprzez masowe sadzenie drzew, dodawanie składników odżywczych do oceanu w celu pobierania dwutlenku węgla z atmosfery lub budować duże maszyny które usuwają dwutlenek węgla z otaczającego powietrza i magazynują go.

Obecnie znacznie większy nacisk położono na geoinżynierię węglową, zarówno pod względem stanowienia prawa, jak i finansowania. Na przykład niedawno kanadyjska firma Carbon Engineering sfinalizowała rundę finansowania kapitałowego o wartości 68 milionów dolarów na swoją technologię mającą na celu wychwytywanie dwutlenku węgla z atmosfery.

Geoinżynieria słoneczna, choć sama w sobie niezwykle obiecująca, nie miała zapewnionych takich samych możliwości. Prawdopodobnie częściowo wynika to z ogromnej skali takich projektów. Jednak znaczące zajęcie się zmianami klimatycznymi mogłoby równie dobrze obejmować połączenie tych dwóch podejść.

Czy powinniśmy się martwić?

Jak w przypadku każdego ważnego wydarzenia zmieniającego paradygmat, geoinżynieria budzi duże obawy. Co ciekawe, Morton sugeruje, że obawy związane z wysiłkami na dużą skalę mającymi na celu walkę ze skutkami zmian klimatycznych w rzeczywistości wzrosły wraz ze wzrostem naszej wiedzy na temat zmian klimatycznych.

„Możesz uznać to za sprzeczne z intuicją” – powiedział. „Można sobie wyobrazić, że gdy ludzie zdadzą sobie sprawę ze skutków niezamierzonych zmian klimatycznych, będą szukać sposobów, aby je zrównoważyć. Myślę jednak, że jest to całkowicie zrozumiałe i intuicyjne. W miarę jak ludzie coraz bardziej martwią się tym, co ludzie robią dla klimatu, zmniejsza się apetyt na celowe działania. Dzieje się tak dlatego, że duża część dyskursu na temat klimatu dotyczy niepewności i niezamierzonych konsekwencji”.

Niektóre kwestie poruszane wokół geoinżynierii to najprawdopodobniej błędne przekonania, takie jak przekonanie, że wysiłki w zakresie geoinżynierii słonecznej będą musiały być kontynuowane w nieskończoność. Nie zrobiliby tego. Inni obawiali się, że wysiłki takie jak geoinżynieria słoneczna okażą się zbyt kosztowne. To również jest nieprawdą. A Badania na Harvardzie niedawno doszli do wniosku, że rozprzestrzenianie cząstek w stratosferze w celu walki ze zmianami klimatycznymi może kosztować zaledwie 2 miliardy dolarów rocznie z 500 miliardów dolarów obecnie wydawanych na inicjatywy związane z zieloną energią.

Ale jeszcze inne obawy są uzasadnione i warte dalszych badań. Na przykład: Artykuł z 2018 roku opublikowany w czasopiśmie Nature zasugerowali, że odbicie promieni słonecznych z powrotem w przestrzeń kosmiczną może spowodować powszechne nieurodzaje. Zniweczyłoby to wszelkie korzyści dla rolnictwa wynikające ze ograniczenia ocieplenia.

Naukowcy wyrazili również obawy, że geoinżynieria może mieć niszczycielski wpływ, zmieniając rozkład opadów i burz w niektórych częściach świata; spowodowane ochłodzeniem planety przy jednoczesnym utrzymaniu znacznie podwyższonego poziomu dwutlenku węgla w atmosferze.

Czy mamy czas do stracenia?

W wielu z tych spraw jeszcze nie zapadł wyrok. Jeden najnowsze badanie w Nature Climate Change zaradził pewnym potencjalnym problemom.

„W naszym badaniu ocenialiśmy reakcję klimatu na scenariusz, w którym geoinżynieria słoneczna zmniejszyła o połowę ocieplenie w wyniku podwojenia stężenia CO2” – Petera Irvine’a, stażysta podoktorski w Harvard’s John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, powiedział Digital Trends. „Odkryliśmy, że zmniejszenie ocieplenia o połowę zmniejszyło o około połowę ogólną zmianę klimatu we wszystkich zmiennych, które analizowaliśmy zrównoważyło ponad 80 procent wzrostu intensywności cyklonu tropikalnego symulowanego w wyniku globalnego ocieplenia scenariusz. Sprawdziliśmy również, czy dotyczy to skali lokalnej, czy też w niektórych miejscach geoinżynieria słoneczna zwiększyła skalę zmian klimatycznych. Odkryliśmy, że w mniej niż 0,5 procentach miejsc zaobserwowano większe lub ekstremalne zmiany w dostępności wody opadów w naszym scenariuszu geoinżynierii słonecznej, niż można by zaobserwować bez energii słonecznej geoinżynieria.”

Ostatecznie geoinżynieria jest nauką wciąż rozwijającą się. Należy zadawać pytania dotyczące zaproponowanych odważnych rozwiązań, ale najważniejszym pytaniem jest to, ile czasu nam pozostało na wprowadzenie tych zmian. Z pewnością wszelkie wysiłki na rzecz zmiany klimatu wiążą się z ryzykiem. Ale mogą się też okazać koniecznym ryzykiem.

„Ludzie mają poważne obawy co do pomysłu, że może istnieć organizacja, która mogłaby „bawić się w boga” w kwestii klimatu” – powiedział Morton. „Całkowicie podzielam tę obawę. Muszę to jednak zrównoważyć obawami związanymi z faktem, że klimat ulega zmianie i nikt w ten sposób nie „bawi się w boga”.

Aby sprawdzić pozostałą część narzędzia Troubleshooting Earth, przejdź do strony głównej serialu.

Zalecenia redaktorów

• Myliłem się. Rowery elektryczne są tak praktyczne, że stanowią kod do oszustwa w transporcie publicznym
• Przechowywanie danych i brudna energia: czego pomijają deklaracje Big Tech dotyczące neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla
• Doktor Cecilia Bitz śledzi, jak lód morski znika w niespotykanej dotąd ilości
• Climeworks chce oczyścić atmosferę za pomocą floty odkurzaczy wielkości budynku
• Poznaj ambitny plan Ocean Cleanup mający na celu oczyszczenie oceanu z plastikowych odpadów