Planetaarne päikesekaitsekreem: päikesekiirguse modifitseerimine

Kliimageoinseneri jaotamine, 3. osa

1. osa: lõputud tundmatud
2. osa: Ookeani süsinikdioksiidi eemaldamine
4. osa: eetika, võrdsuse ja õigluse arvestamine

Päikesekiirguse modifitseerimine (SRM) on kliimageoinseneri vorm, mille eesmärk on suurendada kosmosesse tagasi peegelduva päikesevalguse hulka, et muuta planeedi soojenemine vastupidiseks. Selle peegelduvuse suurendamine vähendab päikesevalguse hulka, mis jõuab atmosfääri ja Maa pinnale, jahutades planeeti kunstlikult. 

Looduslike süsteemide kaudu peegeldab ja neelab Maa päikesevalgust, et säilitada oma temperatuuri ja kliimat, toimides koos pilvede, õhus leiduvate osakeste, vee ja muude pindadega, sealhulgas ookeaniga. Praegu ei ole kavandatud looduslikke või täiustatud looduslikke SRM-projekte, seega kuuluvad SRM-tehnoloogiad peamiselt mehaaniliste ja keemiliste hulka. Nende projektide eesmärk on peamiselt muuta Maa ja päikese loomulikku koostoimet. Kuid maale ja ookeanile jõudva päikese hulga vähendamine võib häirida looduslikke protsesse, mis sõltuvad otsesest päikesevalgusest.

Kavandatavad mehaanilised ja keemilised SRM projektid

Maal on sisseehitatud süsteem, mis kontrollib sissetuleva ja kustuva päikesekiirguse hulka. See teeb seda valgust ja soojust peegeldades ja ümber jaotades, mis aitab temperatuuri reguleerida. Huvi nende süsteemide mehaanilise ja keemilise manipuleerimise vastu ulatub osakeste vabastamisest stratosfääri aerosooli süstimise kaudu kuni paksemate pilvede tekkeni ookeani lähedal läbi merepilvede helendamise.

Stratosfääri aerosooli süstimine (SAI) on õhus lendlevate sulfaadiosakeste sihipärane vabastamine, et suurendada maa peegeldusvõimet, vähendades maapinnale jõudva päikesevalguse hulka ja atmosfääri lõksu jäänud soojust. Teoreetiliselt sarnaselt päikesekaitsekreemide kasutamisele on päikese geotehnoloogia eesmärk suunata osa päikesevalgust ja soojust atmosfäärist väljapoole, vähendades pinnale jõudvat kogust.

Lubadus:

See kontseptsioon põhineb loodusnähtustel, mis toimuvad paralleelselt intensiivsete vulkaanipursetega. 1991. aastal paiskas Filipiinidel Pinatubo mäe purse stratosfääri gaasi ja tuhka, mis levitas massiliselt vääveldioksiidi. Tuuled liigutasid vääveldioksiidi kahe aasta jooksul ümber maakera ning osakesed neelasid ja peegeldas piisavalt päikesevalgust, et alandada globaalset temperatuuri 1 kraadi Fahrenheiti (0.6 kraadi Celsiuse järgi).

Oht:

Inimese loodud SAI on endiselt väga teoreetiline kontseptsioon, millel on vähe lõplikke uuringuid. Seda ebakindlust süvendab ainult teadmatus selle kohta, kui kaua peaksid süstimisprojektid toimuma ja mis juhtub siis, kui (või millal) kõrgeima kontrolliasutuse projektid ebaõnnestuvad, katkestatakse või puudub rahastamine. Kõrgeimate kontrolliasutuste projektide vajadus võib pärast nende algust olla tähtajatu võib aja jooksul muutuda vähem tõhusaks. Atmosfääri sulfaadi süstimise füüsilised tagajärjed hõlmavad happevihmade võimalust. Nagu vulkaanipursete puhul näha, rändavad sulfaadiosakesed ümber maailma ja võib ladestuda piirkondadesse, mida sellised kemikaalid tavaliselt ei mõjuta, muutes ökosüsteeme ja muutes mulla pH-d. Aerosoolsulfaadi alternatiiviks on kaltsiumkarbonaat, molekul, millel on eeldatavasti sarnane mõju, kuid mitte nii palju kõrvaltoimeid kui sulfaadil. Hiljutised modelleerimisuuringud näitavad aga kaltsiumkarbonaati võib osoonikihti negatiivselt mõjutada. Sissetuleva päikesevalguse peegeldumine tekitab täiendavaid probleeme omakapitaliga. Osakeste ladestumine, mille päritolu on teadmata ja võimalik globaalne, võib tekitada tegelikke või tajutavaid erinevusi, mis võivad süvendada geopoliitilisi pingeid. SAI projekt Rootsis peatati 2021. aastal pärast seda, kui Rootsi, Norra, Soome ja Venemaa põlissaami rahvast esindav Saami Nõukogu jagas muret inimeste kliimasse sekkumise pärast. Nõukogu asepresident Åsa Larsson Blind ütles seda otse põrkusid saamlaste väärtused austada loodust ja selle protsesse seda tüüpi päikeseenergia geotehnikaga.

Surface Based Brightening/Albedo Modification eesmärk on suurendada maa peegelduvust ja vähendada atmosfääri jääva päikesekiirguse hulka. Keemia või molekulaarsete meetodite kasutamise asemel pinnapõhise helendamisega püütakse albeedot suurendadavõi maapinna peegelduvus linnapiirkondade, teede, põllumajandusmaa, polaaralade ja ookeani füüsiliste muutuste kaudu. See võib hõlmata nende piirkondade katmist peegeldavate materjalide või taimedega, et peegeldada ja suunata päikesevalgust.

Lubadus:

Pinnapõhine helendamine peaks pakkuma kohalikul alusel otseseid jahutusomadusi – sarnaselt sellele, kuidas puu lehed võivad selle all olevat maapinda varjutada. Seda tüüpi projekte võib ellu viia väiksemas mahus, st riigist riiki või linnast linna. Lisaks võib abi olla pinnapõhisest helendamisest muuta paljudes linnades ja linnakeskustes kogetud suurenenud kuumus vastupidiseks linnasaarte soojusefekti tagajärjel.

Oht:

Teoreetilisel ja kontseptuaalsel tasandil näib pinnapõhine helendamine olevat kiire ja tõhus rakendatav. Siiski on albedo modifikatsiooni uurimine endiselt nõrk ja paljud aruanded näitavad tundmatute ja segaste mõjude potentsiaali. Sellised jõupingutused ei paku tõenäoliselt ülemaailmset lahendust, kuid pinnapõhiste heledate või muude päikesekiirguse juhtimise meetodite ebaühtlane areng võib olla soovimatud ja ettearvamatud globaalsed mõjud ringlusele või veeringele. Pinna heledamaks muutmine teatud piirkondades võib muuta piirkondlikke temperatuure ning muuta osakeste ja aine liikumist probleemsete otsteni. Lisaks võib pinnapõhine helendamine põhjustada ebavõrdset arengut kohalikul või globaalsel skaalal, suurendades võimsuse dünaamika muutmise potentsiaali.

Marine Cloud Brightening (MCB) kasutab sihikindlalt merepihustust madala tasemega pilvede külvamiseks ookeani kohale, soodustades pilvede teket. heledam ja paksem pilvekiht. Need pilved takistavad sissetuleva kiirguse jõudmist allpool asuvale maale või merele, lisaks peegeldavad kiirgust tagasi atmosfääri.

Lubadus:

MCB-l on potentsiaal alandada temperatuure piirkondlikul skaalal ja vältida korallide pleegitamise sündmusi. Uuringud ja varased testid on Austraalias hiljutise projektiga teatavat edu saavutanud Suure Vallrahu juures. Teised rakendused võivad hõlmata pilvede külvamist liustike kohale merejää sulamise peatamiseks. Praegu välja pakutud meetod kasutab ookeani merevett, vähendades selle mõju loodusvaradele ja seda saaks kasutada kõikjal maailmas.

Oht:

Inimeste arusaam MCB-st on endiselt väga ebakindel. Lõppenud testid on piiratud ja eksperimentaalsed teadlased, kes nõuavad globaalset või kohalikku valitsemist nende ökosüsteemide kaitsmise eesmärgil manipuleerimise eetika kohta. Mõned neist ebakindlustest hõlmavad küsimusi jahutamise ja päikesevalguse vähenemise otsese mõju kohta kohalikele ökosüsteemidele, samuti õhus levivate osakeste suurenemise teadmata mõju inimeste tervisele ja infrastruktuurile. Kõik need sõltuvad MCB lahenduse ülesehitusest, juurutusmeetodist ja eeldatavast MCB kogusest. Kui külvatud pilved liiguvad läbi veeringe, naasevad vesi, sool ja muud molekulid maa peale. Soolade ladestused võivad mõjutada ehitatud keskkonda, sealhulgas inimeste eluasemeid, kiirendades halvenemist. Need ladestused võivad muuta ka mulla sisaldust, mõjutades toitaineid ja taimede kasvuvõimet. Need laialdased mured kriimustavad tundmatute pinda, millega kaasneb MCB.

Kui SAI, albedo modifikatsioon ja MCB töötavad sissetuleva päikesekiirguse peegeldamiseks, siis Cirrus Cloud Thinning (CCT) vaatleb väljamineva kiirguse suurenemist. Rünkpilved neelavad ja peegeldavad soojust, kiirguse kujul, tagasi maa peale. Teadlased on pakkunud välja tsirruspilvede hõrenemise, et vähendada nende pilvede peegelduvat soojust ja võimaldada rohkem soojust atmosfäärist väljuda, alandades teoreetiliselt temperatuuri. Teadlased eeldavad, et need pilved hõrenevad pilvede osakestega pihustamine et vähendada nende eluiga ja paksust.

Lubadus:

CCT lubab alandada globaalseid temperatuure, suurendades atmosfäärist välja pääseva kiirguse hulka. Praegused uuringud näitavad, et see muutmine võib veeringlust kiirendada, suurendades sademete hulka ja kasulikke põuale kalduvaid piirkondi. Uued uuringud näitavad lisaks, et see temperatuuri langus võib aidata merejää aeglane sulamine ja abi polaarjäämütside säilitamisel. 

Oht: 

Valitsustevahelise kliimamuutuste paneeli (IPCC) 2021. aasta aruanne kliimamuutuste ja füüsikaliste teaduste kohta et CCT-d ei mõisteta hästi. Seda tüüpi ilmamuutused võivad muuta sademete mustreid ja põhjustada tundmatuid mõjusid ökosüsteemidele ja põllumajandusele. Praegu pakutavad CCT meetodid hõlmavad pilvede pihustamist tahkete osakestega. Kuigi eeldatakse, et teatud hulk osakesi soodustab pilvede hõrenemist, siis osakeste ülesüstimine võib külvata hoopis pilvi. Need seemnetega pilved võivad muutuda paksemaks ja hoida soojust kinni, selle asemel, et muutuda õhemaks ja eraldada soojust. 

Kosmose peeglid on veel üks meetod, mille teadlased on soovitanud sissetuleva päikesevalguse ümbersuunamiseks ja blokeerimiseks. See meetod soovitab väga peegeldavate esemete paigutamine kosmoses, et blokeerida või peegeldada sissetulevat päikesekiirgust.

Lubadus:

Eeldatakse kosmosepeegleid vähendada kiirguse hulka atmosfääri sisenemine, peatades selle enne planeedile jõudmist. See tooks kaasa vähem soojuse sisenemise atmosfääri ja planeedi jahutamise.

Oht:

Kosmosepõhised meetodid on väga teoreetilised ja nendega kaasnevad a kirjanduse puudus ja empiirilised andmed. Teadmata seda tüüpi projektide mõju on vaid üks osa paljude teadlaste muredest. Täiendavad murekohad hõlmavad kosmoseprojektide kulukust, kiirguse enne maapinnale jõudmist ümbersuunamise otsest mõju, tähevalguse vähendamise või eemaldamise kaudset mõju mereloomadele. loota taevasele navigatsioonile, potentsiaal lõpetamise riskja rahvusvahelise kosmosejuhtimise puudumine.

Liikumine lahedama tuleviku poole?

Päikesekiirguse ümbersuunamisel planeetide temperatuuride alandamiseks, Päikesekiirguse juhtimine püüab reageerida kliimamuutuse sümptomile, selle asemel et probleemiga otsekohe tegeleda. See uurimisvaldkond on täis võimalikke soovimatuid tagajärgi. Siin on riskide ja riskide hindamine otsustava tähtsusega, et teha kindlaks, kas projekti risk on planeedi riski või kliimamuutuste riski väärt enne mis tahes suuremahulise projekti elluviimist. SRM-projektide potentsiaal mõjutada kogu planeeti näitab vajadust iga riskianalüüsi järele, mis hõlmaks looduskeskkonna riski, geopoliitiliste pingete süvenemist ja mõju ülemaailmsele ebavõrdsusele. Iga piirkonna või kogu planeedi kliima muutmise kava puhul peavad projektid keskenduma võrdsusele ja sidusrühmade kaasamisele.