Геоінженерія ризикована та неперевірена, але незабаром вона може знадобитися

Ця стаття є частиною Усунення несправностей Землі: серія з багатьох частин, яка досліджує сміливе, інноваційне та потенційне зусилля, що змінюють світ використовувати технології як зброю проти зміни клімату.

Уявіть собі, що блакитне небо літа тьмяніє до туманно-білого кольору, оскільки світлорозсіювальні аерозолі потрапляють у верхні шари атмосфери Землі. Уявіть собі планету, вкриту гігантськими штучними хімічними губками, які виводять гази з повітря, яким ми дихаємо. Уявіть, що океани Землі наповнюються мільйонами фунтів бікарбонату кальцію, щоб змінити рівень кислотності.

На папері (або, ну, на екрані) ці пропозиції більше ніж трохи схожі на більш апокаліптичні, мегаломанські сюжети фільмів про Джеймса Бонда 1970-х років.

У певному сенсі вони не такі вже й різні. Усі вони є ініціативами, запропонованими з явною метою модифікації складної «земної системи» нашої планети у великому глобальному масштабі. Тільки, на відміну від зловісних спроб знищити популяцію лиходіїв Бонда, цей тип модифікації — званий «геоінженерією» — призначений для блага людства.

Або так стверджується.

Грати в бога з усіх правильних причин

Наприкінці 1958 року Гаррі Векслер, тодішній директор відділу метеорологічних досліджень у Бюро погоди США, описав засіб «масштабної зміни погоди». Пропозицію, опубліковано в журн Наука, обговорили спосіб виробництва величезної кількості пари в Північному Льодовитому океані. Він припустив, що це конденсуватиметься, утворюючи хмару льоду, що покриватиме регіон, з метою зменшення «наполовину втрати тепла випромінювання від поверхні Землі навколо полюса». Це матиме значні кліматичні наслідки для нашої планети, якою ми її знаємо. Як можна створити цю гіпотетичну величезну хмару пари? Просто: підірвати десять 10-мегатонних бомб в океані взимку.

Зайве говорити, що пропозиція Векслера не була прийнята. Але через 60 років ідея, яка лежить в основі цього — що людство має силу і, можливо, моральний імператив змінити наш клімат на глобальне благо — продовжує спокушати вчених та інших дослідників.

Різниця між 1958 роком і сьогоднішнім днем ​​полягає в тому, що тут, у 2019 році, ми знаємо набагато більше про наслідки зміни клімату. Занепокоєння, які тільки почали виникати наприкінці 1950-х років, як-от відкриття Чарльза Девіда Кілінга про те, що рівень вуглекислого газу в атмосфері зростає, сьогодні широко зрозумілі. У багатьох частинах світу наслідки зміни клімату, на жаль, надто очевидні, щоб побачити через екстремальні погодні явища.

Зменшення рівня вуглекислого газу та інших парникових газів в атмосфері є проблемою, яка з часом набуває все більшої актуальності. Навіть якщо ми не будемо активно збільшувати кількість вуглекислого газу, що викидається на людину, зростаюче населення світу означає, що проблема погіршуватиметься в геометричній прогресії, якщо ми просто залишимося на місці курс.

У 1800 році населення світу становило приблизно 1 мільярд людей. До 1900 року ця цифра зросла до 1,6 мільярда. Сьогодні це десь північніше 7 мільярдів. За прогнозами, до 2100 року він може досягти 10 мільярдів. Тому рівень вуглекислого газу на душу населення необхідно знизити просто для того, щоб ми залишалися на тому самому неприйнятному рівні, на якому ми зараз перебуваємо.

Перетворення планети

Однією з найкращих книг про геоінженерію є книга Олівера Мортона Перероблена планета. Вона починається з того, що Мортон ставить нам два запитання, які змусили багатьох вважати це єдиним життєздатним рішенням проблеми зміни клімату.

По-перше, Мортон запитує, чи вважаємо ми, що ризики зміни клімату заслуговують серйозних заходів, спрямованих на їх зменшення? По-друге, чи віримо ми, що скоротити викиди вуглекислого газу в економіці майже до нуля дуже важко за допомогою наших сучасних методів? Відповідь «так» на обидва ці запитання призводить до більш різкої форми кліматичних дій. Введіть геоінженерію.

«Причина, чому я вважаю, що світ повинен краще розуміти геоінженерію, полягає в тому, що навіть найоптимістичніші прогнози щодо декарбонізації не показати декарбонізацію, яка дозволить утримати світ у межах [3,6 градуса за Фаренгейтом], запропонованих Паризькою угодою», — сказав Мортон Digital Тенденції. «Також неясно, чи політика, яка може спонукати промислові економіки світу до першої половини кривої скорочення викидів вуглецю, працюватиме в другій половині. Можливо, скоротити наше використання електроенергії можливо, але є багато інших місць, де зменшити викиди вуглецю може бути набагато важче. Цілком можливо, що те, що ми бачимо в надзвичайно бажаному поширенні сонячної енергії та вітру, є певною мірою низькорослими плодами. Легше декарбонізувати електромережу, ніж, скажімо, металургійний чи цементний заводи».

Різні підходи до геоінженерії

Змінити складну систему, якою є наша планета, звучить важко. Це зрозуміло. Проте хороша новина — якщо танення крижаних шапок і збільшення кількості дивних погодних явищ можна вважати «хорошими» — ми знаємо, що це можливо. Ми робили це раніше. Індустріалізація, яка призвела до нашого нинішнього рівня зміни клімату, була формою геоінженерії, хоча й ненавмисної.

На щастя, сьогоднішні геоінженерні пропозиції не такі апокаліптичні, як кампанія Гаррі Векслера з метеорологічного бомбардування. Загалом кажучи, вони поділяються на один із двох таборів. Перший — це те, що відоме як управління сонячною радіацією (SRM) або сонячна геоінженерія: відображення частини енергії Сонця назад у космос, тим самим компенсуючи підвищення температури, спричинене підвищенням рівня парникових газів у атмосфера.

Дві провідні пропозиції щодо проведення сонячної геоінженерії включають космічні відбивачі для блокування сонячного світла до того, як досягне Землі, або за допомогою стратосферних аерозолів містить дрібні відбиваючі частинки, які відбивають сонячне світло від верхніх шарів атмосфери.

В іншому кутку знаходиться те, що називається видаленням парникових газів (GGR) або вуглецевою геоінженерією. Це спрямовано на видалення вуглекислого газу та інших парникових газів з атмосфери шляхом висмоктування їх із повітря. Цього можна досягти (серед інших потенційних методів) за допомогою масових зусиль із висаджування дерев, додавання поживних речовин в океан для вилучення вуглекислого газу з атмосфери або створення великих машин які видаляють вуглекислий газ з навколишнього повітря і зберігають його.

Зараз вуглецевій геоінженерії приділяється набагато більше уваги як з точки зору законотворчості, так і фінансування. Нещодавно, наприклад, канадська компанія Carbon Engineering закрила раунд акціонерного фінансування на суму 68 мільйонів доларів США для своєї технології, розробленої для уловлювання вуглецю в атмосфері.

Сонячна геоінженерія, хоча сама по собі є надзвичайно перспективною, не мала таких же можливостей. Ймовірно, частково це пов'язано з масштабністю таких проектів. Але вирішення проблеми зміни клімату цілком може передбачати поєднання цих двох підходів, які працюють разом.

Чи варто хвилюватися?

Як і з будь-яким великим розвитком, що змінює парадигму, геоінженерія викликає великі побоювання. Цікаво, що Мортон припускає, що занепокоєння щодо широкомасштабних зусиль у боротьбі з наслідками зміни клімату насправді погіршилося, оскільки наші знання про зміну клімату розширилися.

«Це можна вважати нерозумним», — сказав він. «Можна уявити, що коли люди дізнаються про наслідки ненавмисної зміни клімату, вони шукатимуть способи компенсувати це. Але я думаю, що це абсолютно зрозуміло та інтуїтивно зрозуміло. Оскільки люди починають хвилюватися про те, що люди роблять з кліматом, стає менше бажання робити це навмисно. Це тому, що велика частина дискурсу про клімат стосується невизначеності та непередбачуваних наслідків».

Деякі з проблем, які піднімаються навколо геоінженерії, швидше за все, є помилковими уявленнями, наприклад, переконання, що зусилля з геоінженерії на сонячних батареях повинні тривати нескінченно довго. Вони б цього не зробили. Інші хвилюються, що такі зусилля, як сонячна геоінженерія, виявляться непомірно дорогими. Це теж неправда. А Гарвардське дослідження нещодавно прийшов до висновку, що розповсюдження частинок у стратосфері для боротьби зі зміною клімату може коштувати лише 2 мільярди доларів на рік із 500 мільярдів доларів, які зараз витрачаються на ініціативи щодо зеленої енергії.

Але все ж інші занепокоєння є справедливими — і заслуговують на більше дослідження. Наприклад, a Стаття 2018 року опублікована в журналі Nature припустив, що відображення сонячних променів назад у космос може спричинити повсюдний неврожай. Це зведе нанівець будь-які вигоди для сільського господарства від зменшення потепління.

Дослідники також висловлюють занепокоєння, що геоінженерія може мати руйнівний вплив, змінюючи режим опадів і штормів у деяких частинах світу; спричинене охолодженням планети, одночасно зберігаючи значно підвищені рівні вуглекислого газу в атмосфері.

Чи є у нас час на марнування?

У багатьох із цих випадків суд присяжних все ще не винесений. Один нещодавнє дослідження в Nature Climate Change протидіяти деяким потенційним проблемам.

«Наше дослідження оцінювало реакцію клімату на сценарій, коли сонячна геоінженерія вдвічі зменшила потепління через подвоєння концентрації CO2», Пітер Ірвайн, постдокторант Гарвардського університету імені Джона А. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, повідомила Digital Trends. «Ми виявили, що зменшення потепління приблизно вдвічі зменшило загальну зміну клімату за всіма змінними, які ми розглядали, і компенсує понад 80 відсотків збільшення інтенсивності тропічного циклону, змодельованого в нашому глобальному потеплінні сценарій. Ми також перевірили, чи тримається це в місцевому масштабі, чи в деяких місцях сонячна геоінженерія збільшила масштаб зміни клімату. Ми виявили, що менш ніж у 0,5 відсотках місць спостерігається більша або екстремальна зміна наявності води опадів у нашому сценарії сонячної геоінженерії, ніж вони побачили б без сонячної енергії геоінженерія».

Зрештою, геоінженерія все ще є наукою, що розвивається. Необхідно поставити питання про запропоновані сміливі рішення, але найбільше питання полягає в тому, скільки часу у нас залишилося для впровадження цих змін. Звичайно, будь-яка спроба змінити клімат пов’язана з ризиком. Але вони також можуть виявитися необхідними ризиками.

«Людей дуже турбує вся ідея, що може існувати організація, яка може «грати в бога» з кліматом», — сказав Мортон. «Я абсолютно поділяю це занепокоєння. Але я маю врівноважити це занепокоєнням щодо того факту, що клімат змінюється без того, щоб хтось таким чином «грався в бога».

Щоб перевірити решту розділу Troubleshooting Earth, перейдіть на домашню сторінку серії.

Рекомендації редакції

• Я був неправий. Електрові велосипеди настільки практичні, що вони є чіт-кодом для транспорту
• Зберігання даних і брудна енергія: те, що Big Tech не враховує вуглецево-нейтральні обіцянки
• Доктор Сесілія Бітц відстежує морський лід, коли він зникає на безпрецедентних рівнях
• Climeworks хоче очистити атмосферу за допомогою парку пилососів розміром з будівлю
• Всередині амбітного плану Ocean Cleanup позбавити океан від пластикового сміття