Geoteknik är riskabelt och oprövat, men snart kan det bli nödvändigt

Denna artikel är en del av Felsökning av Earth: en serie i flera delar som utforskar det djärva, innovativa och potentiella världsförändrande ansträngningar att använda teknik som ett vapen mot klimatförändringar.

Föreställ dig att sommarens azurblå himmel bleknar till en dimmig vit när ljusspridande aerosoler injiceras i jordens övre atmosfär. Föreställ dig en planet täckt med gigantiska konstgjorda kemiska svampar som läcker ut gaser ur luften som vi andas. Föreställ dig att fylla jordens hav med miljontals pund kalciumbikarbonat för att ändra nivåerna av försurning.

På pappret (eller, ja, på skärmen) smakar dessa förslag mer än lite av de mer apokalyptiska, megalomana James Bond-filmintrigerna på 1970-talet.

På sätt och vis är de inte så olika. Alla är initiativ föreslagna med det uttryckliga målet att modifiera vår planets komplexa "jordsystem" i en massiv, global skala. Endast, till skillnad från de olycksbådande befolkningsförstörande ansträngningarna från Bond-skurkarna, är denna typ av modifiering - kallad "geoengineering" - avsedd att utföras för mänsklighetens bästa.

Eller så lyder argumentet.

Spelar gud av alla de rätta anledningarna

I slutet av 1958 beskrev Harry Wexler, dåvarande chef för meteorologisk forskning vid U.S. Weather Bureau, ett sätt att "modifiera vädret i stor skala." Förslaget, publiceras i tidskriften Vetenskap, diskuterade en metod för att producera en enorm mängd ånga i Ishavet. Detta, föreslog han, skulle kondensera och bilda ett ismoln som täcker regionen med målet att minska "med hälften av värmeförlusten med strålning från jordens yta runt polen." Att göra det skulle få stora klimatförändrande effekter på vår planet som vi känner den. Hur kan detta hypotetiska massiva ångmoln uppnås? Enkelt: genom att detonera tio 10-megatonbomber i havet under vintern.

Onödigt att säga att Wexlers förslag inte togs upp. Men 60 år senare fortsätter tanken bakom det – att mänskligheten har makten och, kanske, den moraliska imperationen att förändra vårt klimat för globalt bästa – att locka forskare och andra forskare.

Skillnaden mellan 1958 och idag är att vi här 2019 vet mycket mer om effekterna av klimatförändringar. Bekymmer som bara började väckas i slutet av 1950-talet, som Charles David Keelings upptäckt att halten koldioxid i atmosfären höll på att stiga, är idag allmänt kända. I många delar av världen är effekterna av klimatförändringarna tyvärr alltför uppenbara för att kunna genomskåda extrema väderhändelser.

Att minska halterna av koldioxid och andra växthusgaser i atmosfären är ett problem som blir allt mer angeläget med tiden. Även om vi inte aktivt ökar mängden koldioxid som pumpas ut per person världens växande befolkning betyder att problemet kommer att bli exponentiellt värre om vi bara håller oss nuvarande kurs.

År 1800 uppgick jordens befolkning till uppskattningsvis 1 miljard människor. År 1900 hade den siffran stigit till 1,6 miljarder. Idag är det någonstans norr om 7 miljarder. År 2100 tyder prognoser på att det kan nå 10 miljarder. Halterna av koldioxid måste därför sänkas, per capita, helt enkelt för att vi ska hålla oss på samma ohållbara nivå som vi befinner oss på just nu.

Gör om planeten

En av de bästa böckerna som skrivits om geoteknik är Oliver Mortons Planeten omgjord. Det börjar med att Morton ställer oss de två frågorna som har fått många att betrakta detta som en av de enda hållbara lösningarna på klimatförändringarna.

För det första, frågar Morton, anser vi att riskerna med klimatförändringar förtjänar seriösa åtgärder för att minska dem? För det andra, tror vi att det är mycket svårt att minska en ekonomis koldioxidutsläpp till nära noll med våra nuvarande metoder? Att svara "ja" på båda dessa frågor är det som leder till en mer drastisk form av klimatåtgärder. Gå in i geoteknik.

"Anledningen till att jag tror att världen behöver bättre förstå geoengineering är att inte ens de mest optimistiska prognoserna om avkarbonisering visa visa avkolning som kommer att hålla världen inom [3,6 grader Fahrenheit] gränserna som föreslagits av Parisavtalet", sa Morton till Digital Trender. "Det är inte heller klart att den politik som kan driva de industriella ekonomierna i världen ner den första halvan av koldioxidminskningskurvan kommer att fungera för andra halvåret. Det kan vara möjligt att minska vår elanvändning, men det finns många andra ställen där det kan vara mycket svårare att minska koldioxidutsläppen. Det är tänkbart att det vi ser i den extremt välkomna expansionen av sol och vind till viss del är lågt hängande frukt. Det är lättare att dekarbona ett elnät än till exempel stålverk eller cementverk.”

Olika metoder för geoteknik

Att förändra det komplexa systemet som är vår planet låter svårt. Så mycket är klart. Men de goda nyheterna - om smältande iskapslar och ett ökande antal galna väderhändelser någonsin kan betraktas som "bra" - är att vi vet att det kan göras. Vi har gjort det förut. Industrialiseringen som ledde till vår nuvarande nivå av klimatförändringar var en form av geoteknik, om än en oavsiktlig sådan.

Lyckligtvis är dagens geoteknikförslag inte riktigt lika apokalyptiska som Harry Wexlers meteorologiska bombkampanj. I stort sett faller de i ett av två läger. Den första är vad som kallas Solar Radiation Management (SRM) eller solar geoengineering: reflektera en del av solens energi tillbaka ut i rymden, och kompenserar därigenom temperaturhöjningen orsakad av de ökade nivåerna av växthusgaser i atmosfär.

Två av de ledande förslagen för att utföra solenergi geoteknik involverar rymdreflektorer för att blockera lite solljus innan den når jorden, eller använda stratosfäriska aerosoler som innehåller små, reflekterande partiklar för att studsa solljus från den övre atmosfären.

I det andra hörnet finns det som kallas Greenhouse Gas Removal (GGR) eller kolgeoteknik. Detta syftar till att avlägsna koldioxid och andra växthusgaser från atmosfären genom att suga ut den ur luften. Detta skulle kunna uppnås (bland andra potentiella metoder) genom massiva trädplanteringsinsatser, tillföra näringsämnen till havet för att dra koldioxid från atmosfären, eller bygga stora maskiner som tar bort koldioxid från omgivande luft och lagrar den.

För närvarande har det varit mycket mer fokus på kolgeoteknik, både när det gäller lagstiftning och finansiering. Nyligen avslutade till exempel det kanadensiska företaget Carbon Engineering en aktiefinansieringsrunda på 68 miljoner dollar för sin teknik utformad för att fånga upp kol i atmosfären.

Solar geoengineering, även om den är extremt lovande i sin egen rätt, har inte fått samma möjligheter. Detta beror troligen delvis på den massiva omfattningen av sådana projekt. Men att ta itu med klimatförändringen på ett meningsfullt sätt kan mycket väl innebära en kombination av dessa två tillvägagångssätt som arbetar tillsammans.

Bör vi oroa oss?

Som med alla stora paradigmförändrande utvecklingar finns det stora farhågor kring geoteknik. Intressant nog antyder Morton att oro för storskaliga ansträngningar för att bekämpa effekterna av klimatförändringar faktiskt har förvärrats i takt med att vår kunskap om klimatförändringar har ökat.

"Du kanske tänker på det som kontraintuitivt," sa han. "Du kan föreställa dig att när människor blev medvetna om effekterna av oavsiktliga klimatförändringar, skulle de leta efter sätt att kompensera det. Men jag tycker att det är helt förståeligt och intuitivt. När människor blir mer oroliga för vad människor gör med klimatet, finns det mindre aptit för att medvetet göra det. Det beror på att så mycket av diskursen om klimat handlar om osäkerhet och oavsiktliga konsekvenser."

Några av de frågor som tas upp kring geoengineering är troligen missuppfattningar, som tron ​​att solenergigeoteknikinsatser skulle behöva fortsätta på obestämd tid. Det skulle de inte. Andra har oroat sig för att insatser som solenergiteknik skulle visa sig vara oöverkomligt dyra. Detta är också osant. A Harvard studie drog nyligen slutsatsen att spridning av partiklar i stratosfären för att bekämpa klimatförändringar kan kosta bara 2 miljarder dollar per år av de 500 miljarder dollar som för närvarande spenderas på initiativ för grön energi.

Men fortfarande andra farhågor är giltiga - och värda mer utforskning. Till exempel, en 2018 års uppsats publicerad i tidskriften Nature antydde att reflektion av solens strålar tillbaka ut i rymden kan orsaka omfattande missväxt. Detta skulle ta bort alla fördelar för jordbruket från den minskade uppvärmningen.

Forskare har också väckt oro för att geoteknik kan ha förödande effekter genom att ändra nederbörds- och stormmönster i vissa delar av världen; orsakas av att planeten kyls ned samtidigt som det håller massivt förhöjda nivåer av koldioxid i atmosfären.

Har vi tid att slösa?

I många av dessa fall är juryn fortfarande ute. Ett nyligen genomförd studie i Nature Climate Change bemött några potentiella problem.

"Vår studie utvärderade klimatresponsen på ett scenario där solenergiteknik halverade uppvärmningen från en fördubbling av CO2-koncentrationerna," Peter Irvine, en postdoktor vid Harvards John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, berättade för Digital Trends. "Vi fann att en halvering av uppvärmningen ungefär halverade den totala klimatförändringen i alla variabler vi tittade på och kompenserade över 80 procent av ökningen av den tropiska cyklonintensiteten simulerad i vår globala uppvärmning scenario. Vi testade också om detta höll i lokal skala eller om solenergiteknik på vissa ställen ökade omfattningen av klimatförändringarna. Vi fann att mindre än 0,5 procent av platserna såg större förändringar i vattentillgången eller extrema nederbörd i vårt sol-geoteknikscenario än de skulle ha sett utan sol geoteknik.”

I slutändan är geoengineering fortfarande en vetenskap under utveckling. Frågor måste ställas om de djärva lösningar som ställs, men den största frågan är bara hur mycket tid vi har kvar att genomföra dessa förändringar. Det finns säkerligen risker förknippade med alla försök att förändra klimatet. Men de kan också visa sig vara nödvändiga risker.

"Människor har betydande oro över hela idén att det kan finnas en organisation som kan "leka gud" med klimatet," sa Morton. "Jag delar absolut den oron. Men jag måste balansera det med oro för att klimatet förändras utan att någon "lekar gud" på det här sättet."

För att kolla in resten av Troubleshooting Earth, gå till seriens hemsida.

Redaktörens rekommendationer

• Jag hade fel. Elcyklar är så praktiska att de är en transitfuskkod
• Datalagring och smutsig energi: Vad Big Techs koldioxidneutrala löften utelämnar
• Dr. Cecilia Bitz spårar havsisen när den försvinner på oöverträffade nivåer
• Climeworks vill rengöra atmosfären med en flotta av byggnadsstora dammsugare
• Inside the Ocean Cleanups ambitiösa plan för att befria havet från plastavfall