واقي الشمس الكوكبي: تعديل الإشعاع الشمسي

تقسيم الهندسة الجيولوجية المناخية الجزء الأول

الجزء 1: المجهول اللانهائي
الجزء 2: إزالة ثاني أكسيد الكربون من المحيط
الجزء 4: مراعاة الأخلاق والإنصاف والعدالة

تعديل الإشعاع الشمسي (SRM) هو شكل من أشكال الهندسة الجيولوجية المناخية التي تهدف إلى زيادة كمية ضوء الشمس المنعكس مرة أخرى في الفضاء - لعكس ارتفاع درجة حرارة الكوكب. تؤدي زيادة هذه الانعكاسية إلى تقليل كمية ضوء الشمس الذي يصل إلى الغلاف الجوي وسطح الأرض ، مما يؤدي إلى تبريد الكوكب بشكل مصطنع. 

من خلال الأنظمة الطبيعية ، تعكس الأرض أشعة الشمس وتمتصها للحفاظ على درجة حرارتها ومناخها ، وتتفاعل مع الغيوم والجزيئات المحمولة جواً والماء والأسطح الأخرى - بما في ذلك المحيط. حالياً، لا توجد مشاريع SRM طبيعية أو محسنة مقترحة ، لذلك تندرج تقنيات SRM بشكل أساسي في الفئة الميكانيكية والكيميائية. تسعى هذه المشاريع في الغالب إلى تغيير التفاعل الطبيعي للأرض مع الشمس. لكن تقليل كمية الشمس التي تصل إلى الأرض والمحيط لديه القدرة على إحداث اضطراب في العمليات الطبيعية التي تعتمد على ضوء الشمس المباشر.

مشاريع SRM الميكانيكية والكيميائية المقترحة

تحتوي الأرض على نظام مدمج يتحكم في كمية الإشعاع الصادر من الشمس الذي يدخل ويخرج. يقوم بذلك عن طريق عكس الضوء والحرارة وإعادة توزيعهما ، مما يساعد على تنظيم درجة الحرارة. يتراوح الاهتمام بالتلاعب الميكانيكي والكيميائي لهذه الأنظمة من إطلاق الجسيمات من خلال حقن الهباء الجوي الستراتوسفير إلى تكوين سحب كثيفة بالقرب من المحيط من خلال سطوع السحب البحرية.

حقن الأيروسول الستراتوسفير (SAI) هو الإطلاق المستهدف لجزيئات الكبريتات المحمولة جواً لزيادة انعكاس الأرض ، وتقليل كمية ضوء الشمس التي تصل إلى الأرض والحرارة المحتجزة في الغلاف الجوي. تشبه الهندسة الجيولوجية الشمسية نظريًا استخدام واقي الشمس ، وتهدف إلى إعادة توجيه بعض ضوء الشمس والحرارة خارج الغلاف الجوي ، مما يقلل الكمية التي تصل إلى السطح.

الوعد:

يعتمد هذا المفهوم على الظواهر الطبيعية التي تحدث جنبًا إلى جنب مع الانفجارات البركانية الشديدة. في عام 1991 ، أدى ثوران بركان جبل بيناتوبو في الفلبين إلى إطلاق الغاز والرماد في طبقة الستراتوسفير ، مما أدى إلى توزيع كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت. نقلت الرياح ثاني أكسيد الكبريت حول العالم لمدة عامين ، وتمتص الجزيئات و تعكس ما يكفي من ضوء الشمس لتقليل درجات الحرارة العالمية بمقدار درجة فهرنهايت (1 درجة مئوية).

التهديد:

يبقى الجهاز الأعلى للرقابة المالية والمحاسبة من صنع الإنسان مفهومًا نظريًا للغاية مع القليل من الدراسات الحاسمة. يتفاقم عدم اليقين هذا فقط بسبب عدم اليقين حول المدة التي يجب أن تحدث فيها مشاريع الحقن وماذا يحدث إذا (أو متى) فشلت مشاريع الأجهزة العليا للرقابة المالية والمحاسبة أو توقفت أو تفتقر إلى التمويل. مشاريع الأجهزة العليا للرقابة المالية والمحاسبة لديها حاجة محتملة إلى أجل غير مسمى بمجرد أن تبدأ ، و قد تصبح أقل فعالية بمرور الوقت. تشمل الانعكاسات الفيزيائية على حقن الكبريتات في الغلاف الجوي احتمالية هطول الأمطار الحمضية. كما رأينا مع الانفجارات البركانية ، تسافر جزيئات الكبريتات حول العالم و قد تترسب في مناطق لا تتأثر عادة بهذه المواد الكيميائية، وتغيير النظم البيئية وتغيير درجة حموضة التربة. بديل مقترح لكبريتات الهباء الجوي هو كربونات الكالسيوم ، وهو جزيء من المتوقع أن يكون له تأثير مماثل ولكن ليس العديد من الآثار الجانبية مثل الكبريتات. ومع ذلك ، تشير دراسات النمذجة الحديثة إلى كربونات الكالسيوم قد تؤثر سلبًا على طبقة الأوزون. يثير انعكاس ضوء الشمس الوارد مزيدًا من المخاوف بشأن حقوق الملكية. قد يؤدي ترسب الجسيمات ، التي يكون أصلها غير معروف ويمكن أن تكون عالمية ، إلى خلق تباينات فعلية أو متصورة قد تؤدي إلى تفاقم التوترات الجيوسياسية. تم إيقاف مشروع SAI في السويد مؤقتًا في عام 2021 بعد أن شارك مجلس Saami ، وهو هيئة تمثيلية لشعب Saami الأصلي في السويد والنرويج وفنلندا وروسيا ، مخاوف بشأن التدخل البشري في المناخ. وصرح نائب رئيس المجلس ، أوسا لارسون بليند ، بذلك تصطدمت قيم شعب السامي باحترام الطبيعة وعملياتها بشكل مباشر مع هذا النوع من الهندسة الجيولوجية الشمسية.

يهدف تفتيح السطح / تعديل البيدو إلى زيادة انعكاس الأرض وتقليل كمية الإشعاع الشمسي المتبقي في الغلاف الجوي. بدلاً من استخدام الكيمياء أو الأساليب الجزيئية ، يسعى تفتيح السطح إلى زيادة البياض، أو انعكاس سطح الأرض من خلال التغييرات المادية في المناطق الحضرية والطرق والأراضي الزراعية والمناطق القطبية والمحيط. قد يشمل ذلك تغطية هذه المناطق بمواد عاكسة أو نباتات لعكس ضوء الشمس وإعادة توجيهه.

الوعد:

من المتوقع أن يوفر السطوع المستند إلى السطح خصائص تبريد مباشرة على أساس محلي - على غرار الطريقة التي يمكن بها لأوراق الشجرة تظليل الأرض تحتها. يمكن تنفيذ هذا النوع من المشاريع على نطاقات أصغر ، أي بلد إلى بلد أو من مدينة إلى مدينة. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون تفتيح السطح قادرًا على المساعدة عكس الحرارة المتزايدة تجربة العديد من المدن والمراكز الحضرية نتيجة للتأثير الحراري للجزيرة الحضرية.

التهديد:

على المستوى النظري والمفاهيمي ، يبدو أن السطوع المستند إلى السطح يمكن تنفيذه بسرعة وكفاءة. ومع ذلك ، لا يزال البحث حول تعديل البياض ضعيفًا وتشير العديد من التقارير إلى احتمالية حدوث تأثيرات غير معروفة وفوضوية. من غير المحتمل أن تقدم مثل هذه الجهود حلاً عالميًا ، ولكن التطور غير المتكافئ للإضاءة السطحية أو طرق إدارة الإشعاع الشمسي الأخرى يمكن أن يكون لها التأثيرات العالمية غير المرغوب فيها وغير المتوقعة على الدورة الدموية أو دورة المياه. قد يؤدي تفتيح السطح في مناطق معينة إلى تغيير درجات الحرارة الإقليمية وتغيير حركة الجسيمات والمادة إلى نهايات إشكالية. بالإضافة إلى ذلك ، قد يتسبب السطوع المستند إلى السطح في تنمية غير عادلة على المستوى المحلي أو العالمي ، مما يزيد من إمكانية تحويل ديناميكيات الطاقة.

تستخدم تقنية تفتيح السحابة البحرية (MCB) بشكل هادف رذاذ البحر لبذر السحب منخفضة المستوى فوق المحيط ، مما يشجع على تكوين طبقة سحابة أكثر إشراقًا وأسمكًا. تمنع هذه الغيوم الإشعاع الوارد من الوصول إلى الأرض أو البحر أدناه بالإضافة إلى عكس الإشعاع مرة أخرى نحو الغلاف الجوي.

الوعد:

MCB لديه القدرة على خفض درجات الحرارة على نطاق إقليمي ومنع أحداث تبيض المرجان. شهدت الأبحاث والاختبارات المبكرة بعض النجاح في أستراليا ، من خلال مشروع حديث في الحاجز المرجاني العظيم. يمكن أن تشمل التطبيقات الأخرى بذر السحب فوق الأنهار الجليدية لإيقاف ذوبان الجليد البحري. تستخدم الطريقة المقترحة حاليًا مياه البحر ، مما يقلل من تأثيرها على الموارد الطبيعية ويمكن إجراؤها في أي مكان في العالم.

التهديد:

لا يزال الفهم البشري لـ MCB غير مؤكد إلى حد كبير. الاختبارات التي تم الانتهاء منها محدودة وتجريبية ، مع باحثون يطالبون بالحكم العالمي أو المحلي على أخلاقيات التلاعب بهذه النظم البيئية من أجل حمايتها. تتضمن بعض أوجه عدم اليقين هذه أسئلة حول التأثير المباشر للتبريد وتقليل ضوء الشمس على النظم البيئية المحلية ، فضلاً عن التأثير غير المعروف لزيادة الجزيئات المحمولة جواً على صحة الإنسان والبنية التحتية. سيعتمد كل من هذه على تركيبة حل MCB وطريقة النشر وكمية MCB المتوقعة. عندما تتحرك الغيوم المصنفة خلال دورة الماء ، سيعود الماء والملح والجزيئات الأخرى إلى الأرض. قد تؤثر رواسب الملح على البيئة المبنية ، بما في ذلك السكن البشري، عن طريق تسريع التدهور. قد تؤدي هذه الرواسب أيضًا إلى تغيير محتوى التربة ، مما يؤثر على العناصر الغذائية وقدرة النباتات على النمو. هذه المخاوف الواسعة تخدش سطح المجهول المصحوب بـ MCB.

بينما يعمل جهاز SAI وتعديل البياض و MCB لعكس الإشعاع الشمسي الوارد ، ينظر ترقق سحابة Cirrus (CCT) في زيادة الإشعاع الصادر. تمتص الغيوم الرقيقة الحرارة وتعكسها، في شكل إشعاع ، العودة إلى الأرض. اقترح العلماء ترقق الغيوم السحابية لتقليل الحرارة المنعكسة عن هذه السحب والسماح لمزيد من الحرارة بالخروج من الغلاف الجوي ، مما يؤدي نظريًا إلى خفض درجات الحرارة. يتوقع العلماء تلاشي هذه الغيوم رش الغيوم بالجسيمات لتقليل عمرها وسمكها.

الوعد:

يعد CCT بخفض درجات الحرارة العالمية عن طريق زيادة كمية الإشعاع للهروب من الغلاف الجوي. تشير الأبحاث الحالية إلى أن هذا قد يؤدي التعديل إلى تسريع دورة المياه، وزيادة هطول الأمطار وإفادة المناطق المعرضة للجفاف. يشير بحث جديد أيضًا إلى أن هذا الانخفاض في درجة الحرارة قد يساعد ذوبان الجليد البحري البطيء وتساعد في الحفاظ على القمم الجليدية القطبية. 

التهديد: 

أشار تقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) لعام 2021 بشأن تغير المناخ والعلوم الفيزيائية أن التحويالت النقدية المشروطة ليست مفهومة جيدًا. تعديل الطقس من هذا النوع قد يغير أنماط هطول الأمطار ويسبب تأثيرات غير معروفة على النظم البيئية والزراعة. تتضمن الطرق المقترحة حاليًا لـ CCT رش الغيوم بالجسيمات. بينما يُتوقع أن تساهم كمية معينة من الجسيمات في ترقق الغيوم ، والإفراط في حقن الجسيمات قد يبذر الغيوم بدلا من ذلك. قد ينتهي الأمر بهذه الغيوم المصنفة إلى أن تصبح أكثر سمكًا وتحتجز الحرارة ، بدلاً من أن تصبح أرق وتطلق الحرارة. 

مرايا الفضاء هي طريقة أخرى اقترحها الباحثون لإعادة توجيه أشعة الشمس الواردة ومنعها. هذه الطريقة تقترح وضع أشياء عاكسة للغاية في الفضاء لمنع أو عكس الإشعاع الشمسي الوارد.

الوعد:

من المتوقع أن المرايا الفضائية تقليل كمية الإشعاع دخول الغلاف الجوي عن طريق إيقافه قبل وصوله إلى الكوكب. سيؤدي هذا إلى دخول حرارة أقل إلى الغلاف الجوي وتبريد الكوكب.

التهديد:

تعتبر الأساليب القائمة على الفضاء نظرية للغاية ويصاحبها أ نقص الأدب والبيانات التجريبية. المجهول حول تأثير هذا النوع من المشاريع هو جزء واحد فقط من المخاوف التي يحملها العديد من الباحثين. تشمل الاهتمامات الإضافية الطبيعة المكلفة للمشاريع الفضائية ، والتأثير المباشر لإعادة توجيه الإشعاع قبل الوصول إلى سطح الأرض ، والتأثير غير المباشر لتقليل أو إزالة ضوء النجوم للحيوانات البحرية التي الاعتماد على الملاحة السماوية، القدرة مخاطر الإنهاء، وعدم وجود إدارة دولية للفضاء.

التحرك نحو مستقبل أكثر برودة؟

من خلال إعادة توجيه الإشعاع الشمسي لخفض درجات حرارة الكوكب ، تحاول إدارة الإشعاع الشمسي الرد على أعراض تغير المناخ بدلاً من معالجة المشكلة بشكل مباشر. هذا المجال من الدراسة مليء بالعواقب المحتملة غير المقصودة. هنا ، يعد تقييم المخاطر أمرًا بالغ الأهمية لتحديد ما إذا كانت مخاطر المشروع تستحق المخاطرة على كوكب الأرض أو مخاطر تغير المناخ قبل تنفيذ أي مشروع على نطاق واسع. تُظهر إمكانية تأثير مشاريع SRM على الكوكب بأكمله الحاجة إلى أي تحليل للمخاطر ليشمل مراعاة المخاطر على البيئة الطبيعية ، وتفاقم التوترات الجيوسياسية ، وتأثير ذلك على زيادة عدم المساواة العالمية. مع أي خطة لتغيير مناخ المنطقة ، أو الكوكب ككل ، يجب أن تركز المشاريع على اعتبارات الإنصاف ومشاركة أصحاب المصلحة.