Planetary Sunscreen: Solar Radiation Modification

Καταστροφή του κλίματος Γεωμηχανική Μέρος 3

Μέρος 1: Ατελείωτα Άγνωστα
Μέρος 2: Αφαίρεση διοξειδίου του άνθρακα στον ωκεανό
Μέρος 4: Λαμβάνοντας υπόψη την ηθική, την ισότητα και τη δικαιοσύνη

Η Τροποποίηση Ηλιακής Ακτινοβολίας (SRM) είναι μια μορφή κλιματικής γεωμηχανικής που στοχεύει να αυξήσει την ποσότητα του ηλιακού φωτός που ανακλάται πίσω στο διάστημα - για να αντιστρέψει την υπερθέρμανση του πλανήτη. Η αύξηση αυτής της ανακλαστικότητας μειώνει την ποσότητα του ηλιακού φωτός που φτάνει στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια της Γης, ψύχοντας τεχνητά τον πλανήτη. 

Μέσω των φυσικών συστημάτων, η Γη αντανακλά και απορροφά το ηλιακό φως για να διατηρήσει τη θερμοκρασία και το κλίμα της, αλληλεπιδρώντας με τα σύννεφα, τα αιωρούμενα σωματίδια, το νερό και άλλες επιφάνειες – συμπεριλαμβανομένου του ωκεανού. Επί του παρόντος, Δεν υπάρχουν προτεινόμενα φυσικά ή ενισχυμένα φυσικά έργα SRM, επομένως οι τεχνολογίες SRM εμπίπτουν κυρίως στη μηχανική και χημική κατηγορία. Αυτά τα έργα επιδιώκουν κυρίως να αλλάξουν τη φυσική αλληλεπίδραση της Γης με τον ήλιο. Όμως, η μείωση της ποσότητας του ήλιου που φτάνει στη γη και στον ωκεανό έχει τη δυνατότητα να ανατρέψει τις φυσικές διεργασίες που εξαρτώνται από το άμεσο ηλιακό φως.

Προτεινόμενα μηχανολογικά και χημικά έργα SRM

Η Γη έχει ένα ενσωματωμένο σύστημα που ελέγχει την ποσότητα της ακτινοβολίας από τον ήλιο που εισέρχεται και εξέρχεται. Αυτό το κάνει αντανακλώντας και αναδιανέμοντας το φως και τη θερμότητα, κάτι που βοηθά στη ρύθμιση της θερμοκρασίας. Το ενδιαφέρον για μηχανικό και χημικό χειρισμό αυτών των συστημάτων κυμαίνεται από την απελευθέρωση σωματιδίων μέσω της έγχυσης αερολύματος στη στρατόσφαιρα έως την ανάπτυξη παχύτερων νεφών κοντά στον ωκεανό μέσω της φωτεινότητας των θαλάσσιων νεφών.

Στρατοσφαιρική ένεση αερολύματος (SAI) είναι η στοχευμένη απελευθέρωση αιωρούμενων σωματιδίων θειικού άλατος για την αύξηση της ανακλαστικότητας της γης, μειώνοντας την ποσότητα του ηλιακού φωτός που φτάνει στο έδαφος και τη θερμότητα που παγιδεύεται στην ατμόσφαιρα. Θεωρητικά παρόμοια με τη χρήση αντηλιακού, η ηλιακή γεωμηχανική στοχεύει να ανακατευθύνει λίγο ηλιακό φως και θερμότητα έξω από την ατμόσφαιρα, μειώνοντας την ποσότητα που φτάνει στην επιφάνεια.

Η υπόσχεση:

Αυτή η ιδέα βασίζεται στα φυσικά φαινόμενα που συμβαίνουν παράλληλα με τις έντονες ηφαιστειακές εκρήξεις. Το 1991, η έκρηξη του όρους Pinatubo στις Φιλιππίνες εκτόξευσε αέριο και τέφρα στη στρατόσφαιρα, κατανέμοντας μαζικές ποσότητες διοξειδίου του θείου. Οι άνεμοι μετακίνησαν το διοξείδιο του θείου σε όλο τον κόσμο για δύο χρόνια και τα σωματίδια απορρόφησαν και αντανακλούσε αρκετό ηλιακό φως για να μειώσει τις παγκόσμιες θερμοκρασίες κατά 1 βαθμό Φαρενάιτ (0.6 βαθμούς Κελσίου).

Η απειλή:

Το SAI που δημιουργήθηκε από τον άνθρωπο παραμένει μια άκρως θεωρητική έννοια με λίγες πειστικές μελέτες. Αυτή η αβεβαιότητα επιδεινώνεται μόνο από άγνωστα σχετικά με το πόσο καιρό θα χρειαστούν τα έργα έγχυσης και τι θα συμβεί εάν (ή πότε) τα έργα SAI αποτύχουν, διακοπούν ή στερηθούν χρηματοδότησης. Τα έργα SAI έχουν μια δυνητικά αόριστη ανάγκη μόλις ξεκινήσουν, και μπορεί να γίνει λιγότερο αποτελεσματική με την πάροδο του χρόνου. Οι φυσικές επιπτώσεις στις ατμοσφαιρικές ενέσεις θειικών περιλαμβάνουν την πιθανότητα όξινης βροχής. Όπως φαίνεται με τις ηφαιστειακές εκρήξεις, τα σωματίδια θειικού άλατος ταξιδεύουν σε όλο τον κόσμο και μπορεί να αποτεθεί σε περιοχές που συνήθως δεν επηρεάζονται από τέτοιες χημικές ουσίες, αλλοίωση των οικοσυστημάτων και αλλαγή του pH του εδάφους. Μια προτεινόμενη εναλλακτική λύση για το θειικό αεροζόλ είναι το ανθρακικό ασβέστιο, ένα μόριο που αναμένεται να έχει παρόμοιο αντίκτυπο αλλά όχι τόσες παρενέργειες όπως το θειικό. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες μοντελοποίησης δείχνουν ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τη στιβάδα του όζοντος. Η αντανάκλαση του εισερχόμενου ηλιακού φωτός δημιουργεί περαιτέρω ανησυχίες για τη δικαιοσύνη. Η εναπόθεση σωματιδίων, η προέλευση των οποίων είναι άγνωστη και πιθανή παγκόσμια, μπορεί να δημιουργήσει πραγματικές ή αντιληπτές ανισότητες που θα μπορούσαν να επιδεινώσουν τις γεωπολιτικές εντάσεις. Ένα έργο SAI στη Σουηδία τέθηκε σε παύση το 2021 αφού το Συμβούλιο Σαάμι, ένα αντιπροσωπευτικό όργανο των ιθαγενών Σαάμι της Σουηδίας, της Νορβηγίας, της Φινλανδίας και της Ρωσίας, μοιράστηκε ανησυχίες σχετικά με την ανθρώπινη παρέμβαση στο κλίμα. Ο αντιπρόεδρος του Συμβουλίου, Åsa Larsson Blind, δήλωσε ότι οι αξίες του λαού των Σαάμι να σέβονται τη φύση και τις διαδικασίες της συγκρούστηκαν άμεσα με αυτόν τον τύπο ηλιακής γεωμηχανικής.

Το Surface Based Brightening/Albedo Modification στοχεύει στην αύξηση της ανακλαστικότητας της γης και στη μείωση της ποσότητας της ηλιακής ακτινοβολίας που παραμένει στην ατμόσφαιρα. Αντί να χρησιμοποιείτε χημεία ή μοριακές μεθόδους, Η λεύκανση με βάση την επιφάνεια επιδιώκει να αυξήσει το άλμπεντο, ή ανακλαστικότητα, της επιφάνειας της γης μέσω φυσικών αλλαγών σε αστικές περιοχές, δρόμους, γεωργική γη, πολικές περιοχές και τον ωκεανό. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει την κάλυψη αυτών των περιοχών με ανακλαστικά υλικά ή φυτά για την αντανάκλαση και την ανακατεύθυνση του ηλιακού φωτός.

Η υπόσχεση:

Η λεύκανση με βάση την επιφάνεια αναμένεται να προσφέρει άμεσες ιδιότητες ψύξης σε τοπική βάση - παρόμοιες με το πώς τα φύλλα ενός δέντρου μπορούν να σκιάσουν το έδαφος κάτω από αυτό. Αυτό το είδος έργου μπορεί να υλοποιηθεί σε μικρότερη κλίμακα, δηλαδή από χώρα σε χώρα ή από πόλη σε πόλη. Επιπλέον, το λαμπρυντικό με βάση την επιφάνεια μπορεί να βοηθήσει αντιστρέψτε την αυξημένη ζέστη που βιώνουν πολλές πόλεις και αστικά κέντρα ως αποτέλεσμα του φαινομένου της θερμότητας των αστικών νησιών.

Η απειλή:

Σε θεωρητικό και εννοιολογικό επίπεδο, η λεύκανση με βάση την επιφάνεια φαίνεται ότι θα μπορούσε να εφαρμοστεί γρήγορα και αποτελεσματικά. Ωστόσο, η έρευνα για την τροποποίηση του albedo παραμένει ισχνή και πολλές αναφορές υποδεικνύουν την πιθανότητα άγνωστων και ακατάστατων επιπτώσεων. Τέτοιες προσπάθειες είναι απίθανο να προσφέρουν μια παγκόσμια λύση, αλλά η άνιση ανάπτυξη επιφανειακής φωτεινότητας ή άλλων μεθόδων διαχείρισης της ηλιακής ακτινοβολίας θα μπορούσε να έχει ανεπιθύμητες και απρόβλεπτες παγκόσμιες επιπτώσεις στην κυκλοφορία ή στον κύκλο του νερού. Το φωτισμό της επιφάνειας σε ορισμένες περιοχές μπορεί να αλλάξει τις περιφερειακές θερμοκρασίες και να αλλάξει την κίνηση των σωματιδίων και της ύλης σε προβληματικά άκρα. Επιπλέον, το λαμπρυντικό με βάση την επιφάνεια μπορεί να προκαλέσει άδικη ανάπτυξη σε τοπική ή παγκόσμια κλίμακα, αυξάνοντας τη δυνατότητα αλλαγής της δυναμικής ισχύος.

Το Marine Cloud Brightening (MCB) χρησιμοποιεί σκόπιμα το θαλάσσιο ψεκασμό για να σπείρει σύννεφα χαμηλού επιπέδου πάνω από τον ωκεανό, ενθαρρύνοντας το σχηματισμό φωτεινότερο και παχύτερο στρώμα σύννεφων. Αυτά τα σύννεφα εμποδίζουν την εισερχόμενη ακτινοβολία να φτάσει στη στεριά ή τη θάλασσα από κάτω, εκτός από την αντανάκλαση της ακτινοβολίας πίσω προς την ατμόσφαιρα.

Η υπόσχεση:

Το MCB έχει τη δυνατότητα να μειώσει τις θερμοκρασίες σε περιφερειακή κλίμακα και να αποτρέψει συμβάντα λεύκανσης κοραλλιών. Η έρευνα και οι πρώτες δοκιμές έχουν σημειώσει κάποια επιτυχία στην Αυστραλία, με ένα πρόσφατο έργο στο Great Barrier Reef. Άλλες εφαρμογές θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν τη σπορά νεφών πάνω από παγετώνες για να σταματήσει το λιώσιμο των θαλάσσιων πάγων. Η τρέχουσα προτεινόμενη μέθοδος χρησιμοποιεί θαλασσινό νερό, μειώνοντας τις επιπτώσεις του στους φυσικούς πόρους και θα μπορούσε να εφαρμοστεί οπουδήποτε στον κόσμο.

Η απειλή:

Η ανθρώπινη κατανόηση του MCB παραμένει εξαιρετικά αβέβαιη. Τα τεστ που έχουν ολοκληρωθεί είναι περιορισμένα και πειραματικά, με ερευνητές που ζητούν παγκόσμια ή τοπική διακυβέρνηση σχετικά με την ηθική της χειραγώγησης αυτών των οικοσυστημάτων για χάρη της προστασίας τους. Μερικές από αυτές τις αβεβαιότητες περιλαμβάνουν ερωτήσεις σχετικά με την άμεση επίδραση της ψύξης και του μειωμένου ηλιακού φωτός στα τοπικά οικοσυστήματα, καθώς και την άγνωστη επίδραση των αυξημένων σωματιδίων του αέρα στην ανθρώπινη υγεία και τις υποδομές. Καθένα από αυτά θα εξαρτηθεί από τη σύνθεση της λύσης MCB, τη μέθοδο ανάπτυξης και την αναμενόμενη ποσότητα MCB. Καθώς τα σπαρμένα σύννεφα κινούνται στον κύκλο του νερού, το νερό, το αλάτι και άλλα μόρια θα επιστρέψουν στη γη. Οι αποθέσεις αλατιού μπορεί να επηρεάσουν το δομημένο περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένης της ανθρώπινης στέγης, επιταχύνοντας τη φθορά. Αυτές οι εναποθέσεις μπορεί επίσης να αλλάξουν το περιεχόμενο του εδάφους, επηρεάζοντας τα θρεπτικά συστατικά και την ικανότητα των φυτών να αναπτυχθούν. Αυτές οι ευρείες ανησυχίες χαράζουν την επιφάνεια των αγνώστων που συνοδεύονται από MCB.

Ενώ το SAI, η τροποποίηση albedo και το MCB εργάζονται για να αντανακλούν την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία, το Cirrus Cloud Thinning (CCT) εξετάζει την αύξηση της εξερχόμενης ακτινοβολίας. Τα σύννεφα Cirrus απορροφούν και αντανακλούν τη θερμότητα, με τη μορφή ακτινοβολίας, πίσω στη γη. Το Cirrus Cloud Thinning έχει προταθεί από επιστήμονες για να μειώσει τη θερμότητα που αντανακλάται από αυτά τα σύννεφα και να επιτρέψει την έξοδο περισσότερης θερμότητας από την ατμόσφαιρα, μειώνοντας θεωρητικά τις θερμοκρασίες. Οι επιστήμονες προβλέπουν ότι θα αραιώσουν αυτά τα σύννεφα ψεκάζοντας τα σύννεφα με σωματίδια για να μειωθεί η διάρκεια ζωής και το πάχος τους.

Η υπόσχεση:

Το CCT υπόσχεται να μειώσει τις παγκόσμιες θερμοκρασίες αυξάνοντας την ποσότητα ακτινοβολίας που διαφεύγει από την ατμόσφαιρα. Η τρέχουσα έρευνα δείχνει ότι αυτό η τροποποίηση μπορεί να επιταχύνει τον κύκλο του νερού, αυξάνοντας τις βροχοπτώσεις και ωφελούν τις περιοχές που είναι επιρρεπείς στην ξηρασία. Νέα έρευνα δείχνει περαιτέρω ότι αυτή η μείωση της θερμοκρασίας μπορεί να βοηθήσει αργό λιώσιμο των πάγων της θάλασσας και βοηθούν στη διατήρηση των πολικών παγοκάλυψης. 

Η απειλή: 

Η έκθεση του 2021 της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC) για την κλιματική αλλαγή και τις φυσικές επιστήμες υποδεικνύεται ότι το CCT δεν είναι καλά κατανοητό. Η τροποποίηση του καιρού αυτού του τύπου μπορεί να αλλάξει τα πρότυπα βροχόπτωσης και να προκαλέσει άγνωστες επιπτώσεις στα οικοσυστήματα και τη γεωργία. Οι επί του παρόντος προτεινόμενες μέθοδοι για CCT περιλαμβάνουν τον ψεκασμό των νεφών με σωματίδια. Ενώ μια ορισμένη ποσότητα σωματιδίων αναμένεται να συμβάλει στην αραίωση των νεφών, η υπερβολική έγχυση σωματιδίων μπορεί να σπείρει τα σύννεφα. Αυτά τα σπαρμένα σύννεφα μπορεί να καταλήξουν πιο πυκνά και να παγιδεύουν τη θερμότητα, αντί να γίνονται πιο λεπτά και να απελευθερώνουν θερμότητα. 

Διαστημικοί καθρέφτες είναι μια άλλη μέθοδος που έχουν προτείνει οι ερευνητές για την ανακατεύθυνση και τον αποκλεισμό του εισερχόμενου ηλιακού φωτός. Αυτή η μέθοδος προτείνει τοποθέτηση αντικειμένων υψηλής ανακλαστικότητας στο διάστημα για να μπλοκάρει ή να ανακλά την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία.

Η υπόσχεση:

Οι διαστημικοί καθρέφτες αναμένεται να μειώσει την ποσότητα της ακτινοβολίας εισέρχονται στην ατμόσφαιρα σταματώντας την πριν φτάσει στον πλανήτη. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα λιγότερη θερμότητα να εισέρχεται στην ατμόσφαιρα και να ψύχεται ο πλανήτης.

Η απειλή:

Οι μέθοδοι που βασίζονται στο διάστημα είναι άκρως θεωρητικές και συνοδεύονται από α έλλειψη λογοτεχνίας και εμπειρικά δεδομένα. Το άγνωστο για τον αντίκτυπο αυτού του τύπου έργου είναι μόνο ένα μέρος των ανησυχιών πολλών ερευνητών. Πρόσθετες ανησυχίες περιλαμβάνουν την δαπανηρή φύση των διαστημικών έργων, τον άμεσο αντίκτυπο της ανακατεύθυνσης της ακτινοβολίας πριν φτάσει στην επιφάνεια της γης, τον έμμεσο αντίκτυπο της μείωσης ή της αφαίρεσης του αστρικού φωτός για τα θαλάσσια ζώα που βασίζονται στην ουράνια πλοήγηση, το δυναμικό κίνδυνος τερματισμού, και την έλλειψη διεθνούς διακυβέρνησης του διαστήματος.

Κίνηση προς ένα πιο δροσερό μέλλον;

Με την ανακατεύθυνση της ηλιακής ακτινοβολίας για τη μείωση των πλανητικών θερμοκρασιών, Η διαχείριση της ηλιακής ακτινοβολίας προσπαθεί να απαντήσει σε ένα σύμπτωμα της κλιματικής αλλαγής αντί να αντιμετωπίσει το πρόβλημα κατά μέτωπο. Αυτός ο τομέας μελέτης είναι γεμάτος με πιθανές ανεπιθύμητες συνέπειες. Εδώ, η αξιολόγηση κινδύνου-κινδύνου είναι ζωτικής σημασίας για να καθοριστεί εάν ο κίνδυνος ενός έργου αξίζει τον κίνδυνο για τον πλανήτη ή ο κίνδυνος της κλιματικής αλλαγής πριν από την εφαρμογή οποιουδήποτε έργου σε μεγάλη κλίμακα. Η δυνατότητα για έργα SRM να επηρεάσουν ολόκληρο τον πλανήτη δείχνει την ανάγκη για οποιαδήποτε ανάλυση κινδύνου να περιλαμβάνει τον κίνδυνο για το φυσικό περιβάλλον, την όξυνση των γεωπολιτικών εντάσεων και τον αντίκτυπο στις αυξανόμενες παγκόσμιες ανισότητες. Με οποιοδήποτε σχέδιο για την αλλαγή του κλίματος μιας περιοχής, ή του πλανήτη στο σύνολό του, τα έργα πρέπει να επικεντρώνουν τις εκτιμήσεις της ισότητας και της συμμετοχής των ενδιαφερομένων.