Planetêre sonskerm: modifikasie van sonstraling

Afbreek van Klimaat Geo-ingenieurswese Deel 3

Deel 1: Eindelose onbekendes
Deel 2: Oseaan koolstofdioksied verwydering
Deel 4: Oorweging van etiek, billikheid en geregtigheid

Solar Radiation Modification (SRM) is 'n vorm van klimaat-geo-ingenieurswese wat daarop gemik is om die hoeveelheid sonlig wat terug in die ruimte gereflekteer word te verhoog - om die verwarming van die planeet om te keer. Deur hierdie reflektiwiteit te verhoog, verminder die hoeveelheid sonlig wat dit na die atmosfeer en die aarde se oppervlak bring, wat die planeet kunsmatig afkoel. 

Deur natuurlike stelsels reflekteer en absorbeer die Aarde sonlig om sy temperatuur en klimaat te handhaaf, in wisselwerking met wolke, lugdeeltjies, water en ander oppervlaktes - insluitend die see. Tans, daar is geen voorgestelde natuurlike of verbeterde natuurlike SRM-projekte nie, so SRM-tegnologieë val hoofsaaklik in die meganiese en chemiese kategorie. Hierdie projekte poog hoofsaaklik om die natuurlike interaksie van die Aarde met die son te verander. Maar die vermindering van die hoeveelheid son wat die land en see bereik, het die potensiaal om natuurlike prosesse wat van direkte sonlig afhanklik is, te ontwrig.

---

Voorgestelde meganiese en chemiese SRM-projekte

Die Aarde het 'n ingeboude stelsel wat die hoeveelheid straling van die son wat in- en uitgaan, beheer. Dit doen dit deur die lig en hitte te reflekteer en te herverdeel, wat help om die temperatuur te reguleer. Belangstelling in meganiese en chemiese manipulasie van hierdie stelsels wissel van die vrystelling van deeltjies deur middel van stratosferiese aërosol-inspuiting tot die ontwikkeling van dikker wolke naby die see deur verheldering van mariene wolke.

Stratosferiese Aerosol Injection (SAI) is die doelgerigte vrystelling van luggedraagde sulfaatdeeltjies om die reflektiwiteit van die aarde te verhoog, wat die hoeveelheid sonlig wat die grond bereik en die hitte wat in die atmosfeer vasgevang word, verminder. Teoreties soortgelyk aan die gebruik van sonskerm, is sonkrag-geo-ingenieurswese daarop gemik om sommige sonlig en hitte buite die atmosfeer te herlei, wat die hoeveelheid wat die oppervlak bereik, verminder.

Die belofte:

Hierdie konsep is gebaseer op die natuurverskynsels wat in tandem met intense vulkaniese uitbarstings voorkom. In 1991 het die uitbarsting van die berg Pinatubo in die Filippyne gas en as in die stratosfeer uitgespoeg en massahoeveelhede swaeldioksied versprei. Winde het die swaeldioksied vir twee jaar om die aardbol beweeg, en die deeltjies het geabsorbeer en genoeg sonlig weerkaats om globale temperature met 1 graad Fahrenheit (0.6 grade Celsius) te verminder.

Die bedreiging:

Mensgeskepte SAI bly 'n hoogs teoretiese konsep met min afdoende studies. Hierdie onsekerheid word net vererger deur onbekendes oor hoe lank inspuitingsprojekte sal moet plaasvind en wat gebeur as (of wanneer) SAI-projekte misluk, gestaak word of befondsing ontbreek. SAI-projekte het 'n potensieel onbepaalde behoefte sodra hulle begin, en kan mettertyd minder effektief word. Fisiese gevolge vir atmosferiese sulfaatinspuitings sluit die potensiaal vir suurreën in. Soos gesien met vulkaniese uitbarstings, reis die sulfaatdeeltjies om die wêreld en kan neerslaan in streke wat tipies nie deur sulke chemikalieë geraak word nie, die verandering van ekosisteme en die verandering van grond pH. 'n Voorgestelde alternatief vir aërosolsulfaat is kalsiumkarbonaat, 'n molekule wat na verwagting 'n soortgelyke impak sal hê, maar nie soveel newe-effekte as sulfaat nie. Onlangse modelleringstudies dui egter op kalsiumkarbonaat kan die osoonlaag negatief beïnvloed. Weerkaatsing van inkomende sonlig veroorsaak verdere kommer oor ekwiteit. Die afsetting van deeltjies, waarvan die oorsprong onbekend en moontlik wêreldwyd is, kan werklike of waargenome ongelykhede skep wat geopolitieke spanning kan vererger. 'n SAI-projek in Swede is in 2021 op stilstand gestel nadat die Sami-raad, 'n verteenwoordigende liggaam van inheemse Saami van Swede, Noorweë, Finland en Rusland, kommer oor menslike ingryping in die klimaat gedeel het. Die Raad se visepresident, Åsa Larsson Blind, het dit gesê die waardes van die Saami om die natuur en sy prosesse te respekteer, het direk gebots met hierdie tipe sonkrag-geo-ingenieurswese.

Oppervlakgebaseerde verheldering/Albedo-modifikasie het ten doel om die reflektiwiteit van die aarde te verhoog en die hoeveelheid sonstraling wat in die atmosfeer oorbly, te verminder. Eerder as om chemie of molekulêre metodes te gebruik, oppervlakgebaseerde verheldering poog om die albedo te verhoog, of reflektiwiteit, van die aarde se oppervlak deur fisiese veranderinge aan stedelike gebiede, paaie, landbougrond, poolstreke en die see. Dit kan insluit om hierdie streke te bedek met reflektiewe materiale of plante om sonlig te weerkaats en te herlei.

Die belofte:

Oppervlakgebaseerde verheldering sal na verwagting direkte verkoelende eienskappe op 'n plaaslike basis bied - soortgelyk aan hoe 'n boom se blare die grond daaronder kan skadu. Hierdie tipe projek kan op kleiner skale geïmplementeer word, maw land tot land of stad tot stad. Daarbenewens kan oppervlakgebaseerde verheldering dalk help keer die verhoogde hitte wat baie stede en stedelike sentrums ervaar, om as gevolg van die stedelike eilandhitte-effek.

Die bedreiging:

Op 'n teoretiese en konseptuele vlak lyk oppervlakgebaseerde verheldering of dit vinnig en doeltreffend geïmplementeer kan word. Die navorsing oor albedo-modifikasie bly egter skraal en baie verslae dui die potensiaal vir onbekende en morsige effekte aan. Dit is onwaarskynlik dat sulke pogings 'n globale oplossing sal bied, maar ongelyke ontwikkeling van oppervlakgebaseerde verheldering of ander sonbestralingsbestuurmetodes kan ongewenste en onvoorspelbare globale uitwerking op sirkulasie of die watersiklus. Om die oppervlak in sekere streke te verhelder, kan streektemperature verander en die beweging van deeltjies en materie tot problematiese punte verander. Boonop kan oppervlakgebaseerde verheldering onbillike ontwikkeling op 'n plaaslike of globale skaal veroorsaak, wat die potensiaal vir verskuiwing van kragdinamika verhoog.

Marine Cloud Brightening (MCB) gebruik doelgerig seesproei om laevlak wolke oor die see te saad, wat die vorming van 'n helderder en dikker wolklaag. Hierdie wolke verhoed dat inkomende straling die land of see hieronder bereik, benewens om die straling terug na die atmosfeer te reflekteer.

Die belofte:

MCB het die potensiaal om temperature op 'n streekskaal te verlaag en koraalbleikgebeurtenisse te voorkom. Navorsing en vroeë toetse het 'n mate van sukses in Australië behaal, met 'n onlangse projek by die Great Barrier Reef. Ander toepassings kan die saai van wolke oor gletsers insluit om see-ys te keer. Die huidige voorgestelde metode gebruik seewater van die see, wat die impak daarvan op natuurlike hulpbronne verminder en kan enige plek in die wêreld uitgevoer word.

Die bedreiging:

Menslike begrip van MCB bly hoogs onseker. Die toetse wat voltooi is, is beperk en eksperimenteel, met navorsers vra vir globale of plaaslike bestuur oor die etiek van die manipulering van hierdie ekosisteme ter wille van die beskerming daarvan. Sommige van hierdie onsekerhede sluit vrae in oor die direkte effek van verkoeling en verminderde sonlig op plaaslike ekosisteme, sowel as die onbekende effek van verhoogde lugdeeltjies op menslike gesondheid en infrastruktuur. Elkeen hiervan sal afhang van die samestelling van die MCB-oplossing, die ontplooiingsmetode en die hoeveelheid MCB wat verwag word. Soos die gesaaide wolke deur die watersiklus beweeg, sal die water, sout en ander molekules terugkeer na die aarde. Soutneerslae kan die beboude omgewing beïnvloed, insluitend menslike behuising, deur agteruitgang te bespoedig. Hierdie neerslae kan ook die grondinhoud verander, wat voedingstowwe en die vermoë vir plante om te groei beïnvloed. Hierdie breë bekommernisse krap die oppervlak van die onbekendes wat met MCB gepaard gaan.

Terwyl SAI, albedo-modifikasie en MCB werk om inkomende sonstraling te weerspieël, kyk Cirrus Cloud Thinning (CCT) na toenemende uitgaande straling. Cirruswolke absorbeer en weerkaats hitte, in die vorm van bestraling, terug na die aarde. Cirruswolkverdunning is deur wetenskaplikes voorgestel om die hitte wat deur hierdie wolke weerspieël word te verminder en meer hitte die atmosfeer te laat verlaat, wat teoreties temperature verlaag. Wetenskaplikes verwag om hierdie wolke uit te dun spuit die wolke met deeltjies om hul lewensduur en dikte te verminder.

Die belofte:

CCT beloof om globale temperature te verminder deur die hoeveelheid straling te verhoog om die atmosfeer te ontsnap. Huidige navorsing dui daarop dat dit verandering kan die watersiklus versnel, toenemende neerslag en voordeel gebiede wat geneig is tot droogte. Nuwe navorsing dui verder aan dat hierdie temperatuurverlaging kan help stadige see-ys smelt en help met die instandhouding van die poolyskappe. 

Die bedreiging: 

Die 2021 Interregeringspaneel oor Klimaatsverandering (IPCC) verslag oor klimaatsverandering en die fisiese wetenskappe het aangedui dat CCT nie goed verstaan ​​word nie. Weerveranderinge van hierdie tipe kan neerslagpatrone verander en onbekende impakte op ekosisteme en landbou veroorsaak. Die huidige voorgestelde metodes vir CCT sluit in die bespuiting van die wolke met deeltjies. Terwyl 'n sekere hoeveelheid deeltjies verwag word om by te dra tot die verdunning van die wolke, oor inspuiting van deeltjies kan eerder die wolke saai. Hierdie gesaaide wolke kan uiteindelik dikker word en hitte vasvang, eerder as om dunner te word en hitte vry te stel. 

Ruimtespieëls is nog 'n metode wat navorsers voorgestel het om inkomende sonlig te herlei en te blokkeer. Hierdie metode suggereer plaas hoogs reflektiewe voorwerpe in die ruimte om inkomende sonstraling te blokkeer of te reflekteer.

Die belofte:

Daar word verwag dat ruimtespieëls verminder die hoeveelheid bestraling die atmosfeer binnegaan deur dit te stop voordat dit die planeet bereik. Dit sal daartoe lei dat minder hitte die atmosfeer binnedring en die planeet afkoel.

Die bedreiging:

Ruimtegebaseerde metodes is hoogs teoreties en word vergesel van 'n gebrek aan literatuur en empiriese data. Onbekende oor die impak van hierdie tipe projek is slegs een deel van die bekommernisse wat deur baie navorsers gehuldig word. Bykomende bekommernisse sluit in die duur aard van ruimteprojekte, die direkte impak van herlei straling voordat dit die aarde se oppervlak bereik, die indirekte impak van die vermindering of verwydering van sterlig vir seediere wat staatmaak op hemelse navigasie, die potensiaal beëindigingsrisiko, en die gebrek aan internasionale ruimtebestuur.

---

Beweging na 'n koeler toekoms?

Deur sonstraling te herlei om planetêre temperature te verlaag, sonstralingsbestuur poog om 'n simptoom van klimaatsverandering te beantwoord eerder as om die probleem kop uit te spreek. Hierdie area van studie is vol potensiële onbedoelde gevolge. Hier is 'n risiko-risiko-evaluering van kardinale belang om te bepaal of die risiko van 'n projek die risiko vir die planeet of die risiko van klimaatsverandering werd is voordat enige projek op groot skaal geïmplementeer word. Die potensiaal vir SRM-projekte om die hele planeet te beïnvloed, toon die behoefte aan enige risiko-analise om oorweging vir die risiko vir die natuurlike omgewing, verergering van geopolitieke spanning en die impak op toenemende globale ongelykhede in te sluit. Met enige plan om die klimaat van 'n streek, of die planeet as 'n geheel, te verander, moet projekte oorwegings van billikheid en betrokkenheid van belanghebbendes fokus.