ضد آفتاب سیاره ای: اصلاح تابش خورشیدی

شکستن ژئومهندسی آب و هوا قسمت 3

قسمت 1: ناشناخته های بی پایان
بخش 2: حذف دی اکسید کربن اقیانوس
بخش چهارم: در نظر گرفتن اخلاق، انصاف و عدالت

اصلاح تشعشعات خورشیدی (SRM) نوعی مهندسی زمین اقلیمی است که هدف آن افزایش میزان بازتاب نور خورشید به فضا - برای معکوس کردن گرم شدن سیاره است. افزایش این انعکاس باعث کاهش میزان نور خورشید می شود که به جو و سطح زمین می رسد و به طور مصنوعی سیاره را خنک می کند. 

زمین از طریق سیستم های طبیعی، نور خورشید را منعکس و جذب می کند تا دما و آب و هوای خود را حفظ کند و با ابرها، ذرات معلق در هوا، آب و سطوح دیگر - از جمله اقیانوس، تعامل داشته باشد. در حال حاضر، هیچ پروژه طبیعی یا پیشرفته SRM طبیعی پیشنهادی وجود ندارد، بنابراین فناوری های SRM در درجه اول در دسته مکانیکی و شیمیایی قرار می گیرند. این پروژه ها عمدتاً به دنبال تغییر تعامل طبیعی زمین با خورشید هستند. اما، کاهش مقدار خورشیدی که به خشکی و اقیانوس می رسد، این پتانسیل را دارد که فرآیندهای طبیعی را که به نور مستقیم خورشید بستگی دارد، بر هم بزند.

پروژه های مکانیکی و شیمیایی SRM پیشنهادی

زمین یک سیستم داخلی دارد که میزان تابش خورشید را که وارد و خارج می شود کنترل می کند. این کار را با بازتاب و توزیع مجدد نور و گرما انجام می دهد که به تنظیم دما کمک می کند. علاقه به دستکاری مکانیکی و شیمیایی این سیستم ها از انتشار ذرات از طریق تزریق آئروسل استراتوسفر تا ایجاد ابرهای ضخیم تر در نزدیکی اقیانوس از طریق روشن شدن ابرهای دریایی متغیر است.

تزریق آئروسل استراتوسفری (SAI) انتشار هدفمند ذرات سولفات موجود در هوا برای افزایش بازتاب زمین، کاهش میزان نور خورشید که به زمین می رسد و گرمای محبوس شده در جو است. از نظر تئوری مشابه با استفاده از ضد آفتاب، مهندسی زمین خورشیدی با هدف هدایت بخشی از نور خورشید و گرما به خارج از جو، کاهش مقداری که به سطح می رسد، می باشد.

وعده:

این مفهوم مبتنی بر پدیده های طبیعی است که همزمان با فوران های آتشفشانی شدید رخ می دهد. در سال 1991، فوران کوه پیناتوبو در فیلیپین، گاز و خاکستر را به داخل استراتوسفر پرتاب کرد و مقادیر زیادی از دی اکسید گوگرد را توزیع کرد. بادها دی اکسید گوگرد را به مدت دو سال در سراسر کره زمین به حرکت درآوردند و ذرات جذب و انعکاس نور خورشید به اندازه کافی برای کاهش دمای کره زمین تا 1 درجه فارنهایت (0.6 درجه سانتیگراد).

تهدید:

SAI ایجاد شده توسط انسان یک مفهوم کاملاً نظری با چند مطالعات قطعی باقی مانده است. این ابهام تنها با ناشناخته‌هایی در مورد مدت زمانی که پروژه‌های تزریق نیاز دارند و چه اتفاقی می‌افتد اگر (یا چه زمانی) پروژه‌های SAI شکست بخورند، متوقف شوند، یا کمبود بودجه داشته باشند، تشدید می‌شود. پروژه های SAI پس از شروع، نیاز بالقوه نامحدودی دارند و ممکن است با گذشت زمان کمتر موثر شود. پیامدهای فیزیکی تزریق سولفات جوی شامل پتانسیل باران اسیدی است. همانطور که با فوران های آتشفشانی دیده می شود، ذرات سولفات در سراسر جهان سفر می کنند و ممکن است در مناطقی که معمولاً تحت تأثیر چنین مواد شیمیایی قرار ندارند رسوب کنندتغییر اکوسیستم و تغییر pH خاک. یک جایگزین پیشنهادی برای سولفات آئروسل، کربنات کلسیم است، مولکولی که انتظار می‌رود تاثیری مشابه داشته باشد اما به اندازه سولفات عوارض جانبی نداشته باشد. با این حال، مطالعات مدل سازی اخیر نشان دهنده کربنات کلسیم است ممکن است بر لایه اوزون تأثیر منفی بگذارد. انعکاس نور خورشید ورودی نگرانی های بیشتری را در برابر عدالت ایجاد می کند. رسوب ذرات، که منشأ آنها ناشناخته و ممکن است جهانی باشد، ممکن است نابرابری های واقعی یا درک شده را ایجاد کند که می تواند تنش های ژئوپلیتیکی را بدتر کند. یک پروژه SAI در سوئد در سال 2021 پس از آن متوقف شد که شورای سامی، نهادی از مردم بومی ساامی در سوئد، نروژ، فنلاند و روسیه، نگرانی‌های خود را در مورد مداخله انسان در آب و هوا به اشتراک گذاشت. معاون رئیس شورا، آسا لارسون بلیند، اظهار داشت که ارزش های مردم سامی برای احترام به طبیعت و فرآیندهای آن مستقیماً با هم تضاد داشتند با این نوع ژئومهندسی خورشیدی.

درخشندگی بر اساس سطح/ اصلاح آلبیدو با هدف افزایش بازتابندگی زمین و کاهش میزان تابش خورشیدی باقی مانده در جو انجام می شود. به جای استفاده از روش های شیمی یا مولکولی، درخشندگی مبتنی بر سطح به دنبال افزایش آلبدو استیا بازتاب سطح زمین از طریق تغییرات فیزیکی در مناطق شهری، جاده ها، زمین های کشاورزی، مناطق قطبی و اقیانوس. این ممکن است شامل پوشاندن این مناطق با مواد بازتابنده یا گیاهان برای بازتاب و هدایت نور خورشید باشد.

وعده:

انتظار می‌رود که روشن‌کننده‌های سطحی ویژگی‌های خنک‌کنندگی مستقیم را به صورت موضعی ارائه دهند - شبیه به اینکه چگونه برگ‌های درخت می‌توانند زمین زیر آن را سایه بزنند. این نوع پروژه ممکن است در مقیاس های کوچکتر یعنی کشور به کشور یا شهر به شهر اجرا شود. علاوه بر این، روشن کردن سطحی ممکن است بتواند کمک کند معکوس کردن افزایش گرمای بسیاری از شهرها و مراکز شهری در نتیجه اثر گرمای جزیره شهری.

تهدید:

در سطح نظری و مفهومی، به نظر می‌رسد روشن‌سازی سطحی می‌تواند به سرعت و کارآمد اجرا شود. با این حال، تحقیقات در مورد اصلاح albedo ناچیز است و بسیاری از گزارش‌ها پتانسیل اثرات ناشناخته و کثیف را نشان می‌دهند. بعید است که چنین تلاش هایی راه حلی جهانی ارائه دهند، اما توسعه ناهموار روشنایی سطحی یا سایر روش های مدیریت تابش خورشیدی می تواند اثرات جهانی ناخواسته و پیش بینی نشده بر گردش یا چرخه آب. روشن شدن سطح در مناطق خاص ممکن است دمای منطقه را تغییر دهد و حرکت ذرات و ماده را به سمت انتهای مشکل ساز تغییر دهد. علاوه بر این، درخشندگی مبتنی بر سطح ممکن است باعث توسعه ناعادلانه در مقیاس محلی یا جهانی شود و پتانسیل تغییر دینامیک قدرت را افزایش دهد.

درخشش ابر دریایی (MCB) به طور هدفمند از اسپری دریا برای کاشت ابرهای سطح پایین بر روی اقیانوس استفاده می کند و تشکیل یک ابر را تشویق می کند. لایه ابر روشن تر و ضخیم تر. این ابرها از رسیدن تشعشعات ورودی به خشکی یا دریای زیر جلوگیری می کنند و علاوه بر بازتاب تابش به سمت جو، از رسیدن تابش به زمین یا دریای پایین جلوگیری می کنند.

وعده:

MCB پتانسیل کاهش دما را در مقیاس منطقه ای و جلوگیری از سفید شدن مرجان ها دارد. تحقیقات و آزمایش‌های اولیه با پروژه‌ای که اخیراً انجام شد، موفقیت‌هایی در استرالیا داشته است در دیواره مرجانی بزرگ کاربردهای دیگر می تواند شامل کاشت ابرها بر فراز یخچال های طبیعی برای جلوگیری از ذوب یخ دریا باشد. روش پیشنهادی فعلی با استفاده از آب دریا، تاثیر آن بر منابع طبیعی را کاهش می دهد و می تواند در هر نقطه از جهان اجرا شود.

تهدید:

درک انسان از MCB بسیار نامشخص است. تست هایی که تکمیل شده اند محدود و آزمایشی هستند، با محققانی که خواستار حکمرانی جهانی یا محلی هستند در مورد اخلاقیات دستکاری این اکوسیستم ها به خاطر حفاظت از آنها. برخی از این عدم قطعیت ها شامل سؤالاتی در مورد تأثیر مستقیم خنک کننده و کاهش نور خورشید بر اکوسیستم های محلی و همچنین تأثیر ناشناخته افزایش ذرات معلق در هوا بر سلامت و زیرساخت انسان است. هر یک از اینها به ترکیب راه حل MCB، روش استقرار و مقدار MCB پیش بینی شده بستگی دارد. همانطور که ابرهای بذر در چرخه آب حرکت می کنند، آب، نمک و سایر مولکول ها به زمین باز می گردند. رسوبات نمک ممکن است بر محیط ساخته شده از جمله مسکن انسان تأثیر بگذارد، با سرعت بخشیدن به زوال. این رسوبات همچنین ممکن است محتوای خاک را تغییر داده و بر مواد مغذی و توانایی رشد گیاهان تأثیر بگذارد. این نگرانی های گسترده سطح مجهولات همراه با MCB را خراش می دهد.

در حالی که SAI، اصلاح albedo و MCB برای انعکاس تابش خورشیدی ورودی کار می کنند، Cirrus Cloud Thinning (CCT) به افزایش تشعشعات خروجی می پردازد. ابرهای سیروس گرما را جذب و منعکس می کنند، به شکل تشعشع، به زمین باز می گردد. نازک شدن ابر سیروس توسط دانشمندان پیشنهاد شده است تا گرمای منعکس شده توسط این ابرها را کاهش دهد و اجازه دهد گرمای بیشتری از جو خارج شود و از نظر تئوری دما را کاهش دهد. دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که این ابرها نازک شوند پاشیدن ابرها با ذرات تا طول عمر و ضخامت آنها کاهش یابد.

وعده:

CCT وعده کاهش دمای جهانی را با افزایش میزان تشعشعات برای فرار از جو می دهد. تحقیقات فعلی نشان می دهد که این تغییر ممکن است چرخه آب را تسریع کند، افزایش بارندگی و بهره مندی مناطق مستعد خشکسالی. تحقیقات جدید بیشتر نشان می دهد که این کاهش دما ممکن است کمک کند آب شدن آهسته یخ دریا و به حفظ کلاهک های یخی قطبی کمک می کند. 

تهدید: 

گزارش 2021 هیئت بین دولتی تغییرات آب و هوایی (IPCC) در مورد تغییرات آب و هوا و علوم فیزیکی نشان داد که CCT به خوبی درک نشده است. تغییر آب و هوا از این نوع ممکن است الگوهای بارش را تغییر دهد و اثرات ناشناخته ای بر اکوسیستم و کشاورزی ایجاد کند. روش‌های پیشنهادی کنونی برای CCT شامل اسپری ابرها با ذرات معلق است. در حالی که انتظار می رود مقدار مشخصی از ذرات به نازک شدن ابرها کمک کند، تزریق بیش از حد ذرات ممکن است در عوض ابرها را بذریند. این ابرهای بذری ممکن است ضخیم‌تر شوند و گرما را به دام بیندازند، نه اینکه نازک‌تر شوند و گرما را آزاد کنند. 

آینه های فضایی روش دیگری است که محققان برای تغییر جهت و مسدود کردن نور خورشید ورودی پیشنهاد کرده‌اند. این روش پیشنهاد می کند قرار دادن اجسام با بازتاب زیاد در فضا برای مسدود کردن یا انعکاس تابش خورشیدی ورودی.

وعده:

آینه های فضایی پیش بینی می شود میزان تابش را کاهش دهد ورود به جو با متوقف کردن آن قبل از رسیدن به سیاره. این امر منجر به ورود گرمای کمتری به جو و خنک شدن سیاره می شود.

تهدید:

روش های مبتنی بر فضا بسیار تئوری هستند و با الف همراه هستند کمبود ادبیات و داده های تجربی ناشناخته بودن تأثیر این نوع پروژه تنها بخشی از نگرانی بسیاری از محققان است. نگرانی‌های اضافی شامل ماهیت پرهزینه پروژه‌های فضایی، تأثیر مستقیم هدایت مجدد تشعشعات قبل از رسیدن به سطح زمین، تأثیر غیرمستقیم کاهش یا حذف نور ستاره‌ها برای حیوانات دریایی است. به ناوبری آسمانی تکیه کنید، پتانسیل خطر خاتمهو فقدان حاکمیت فضایی بین المللی.

حرکت به سوی آینده ای سردتر؟

با تغییر جهت تابش خورشیدی برای کاهش دمای سیاره، مدیریت تشعشعات خورشیدی به جای پرداختن به مشکل، تلاش می‌کند تا به نشانه‌های تغییرات آب و هوایی پاسخ دهد. این حوزه مطالعاتی مملو از پیامدهای ناخواسته بالقوه است. در اینجا، ارزیابی ریسک خطر برای تعیین اینکه آیا ریسک یک پروژه ارزش خطر برای سیاره یا خطر تغییرات آب و هوا را قبل از اجرای هر پروژه در مقیاس بزرگ دارد، بسیار مهم است. پتانسیل پروژه های SRM برای تأثیرگذاری بر کل سیاره نیاز به هر گونه تحلیل ریسک را نشان می دهد که شامل در نظر گرفتن خطر برای محیط طبیعی، تشدید تنش های ژئوپلیتیکی و تأثیر بر افزایش نابرابری های جهانی باشد. با هر طرحی برای تغییر آب و هوای یک منطقه یا کل سیاره، پروژه ها باید ملاحظات عدالت و مشارکت ذینفعان را مورد توجه قرار دهند.