Planetaarinen aurinkovoide: Auringon säteilyn modifiointi

Ilmaston geotekniikan purkaminen, osa 3

Osa 1: Loputtomat tuntemattomat
Osa 2: Valtameren hiilidioksidin poisto
Osa 4: Etiikka, tasa-arvo ja oikeudenmukaisuus

Solar Radiation Modification (SRM) on ilmastogeotekniikan muoto, jonka tavoitteena on lisätä avaruuteen takaisin heijastuvan auringonvalon määrää – kääntää planeetan lämpeneminen. Tämän heijastavuuden lisääminen vähentää ilmakehään ja maan pinnalle pääsevän auringonvalon määrää, mikä jäähdyttää planeetan keinotekoisesti. 

Luonnollisten järjestelmien kautta maapallo heijastaa ja imee auringonvaloa ylläpitääkseen lämpötilaansa ja ilmastoaan vuorovaikutuksessa pilvien, ilmassa olevien hiukkasten, veden ja muiden pintojen – mukaan lukien valtameren – kanssa. Tällä hetkellä, luonnollisia tai tehostettuja luonnollisia SRM-hankkeita ei ole ehdotettu, joten SRM-teknologiat kuuluvat ensisijaisesti mekaanisiin ja kemiallisiin luokkaan. Näillä hankkeilla pyritään pääasiassa muuttamaan maan luonnollista vuorovaikutusta auringon kanssa. Maahan ja valtamereen pääsevän auringon määrän vähentäminen voi kuitenkin häiritä luonnollisia prosesseja, jotka riippuvat suorasta auringonvalosta.

---

Ehdotetut mekaaniset ja kemialliset SRM-hankkeet

Maapallolla on sisäänrakennettu järjestelmä, joka säätelee auringon tulevan ja sammuvan säteilyn määrää. Se tekee tämän heijastamalla ja jakamalla uudelleen valoa ja lämpöä, mikä auttaa säätelemään lämpötilaa. Kiinnostus näiden järjestelmien mekaaniseen ja kemialliseen manipulointiin vaihtelee hiukkasten vapauttamisesta stratosfäärin aerosoliruiskutuksen kautta paksumpien pilvien kehittämiseen lähellä merta meripilvien kirkastumisen kautta.

Stratosfäärin aerosoliruiskutus (SAI) on ilmassa olevien sulfaattihiukkasten kohdennettu vapautuminen maan heijastavuuden lisäämiseksi, mikä vähentää maahan pääsevän auringonvalon määrää ja ilmakehään jäänyttä lämpöä. Teoreettisesti aurinkovoidetta vastaavalla geotekniikalla pyritään ohjaamaan auringonvaloa ja lämpöä ilmakehän ulkopuolelle, mikä vähentää pintaan pääsevää määrää.

Lupaus:

Tämä konsepti perustuu luonnonilmiöihin, jotka tapahtuvat yhdessä voimakkaiden tulivuorenpurkausten kanssa. Vuonna 1991 Pinatubo-vuoren purkaus Filippiineillä sylki kaasua ja tuhkaa stratosfääriin levittäen massamääriä rikkidioksidia. Tuulet siirtivät rikkidioksidia ympäri maapalloa kahden vuoden ajan, ja hiukkaset absorboivat ja heijastuu tarpeeksi auringonvaloa alentamaan maapallon lämpötiloja yhdellä Fahrenheit-asteella (1 celsiusastetta).

Uhka:

Ihmisen luoma SAI on edelleen erittäin teoreettinen käsite, jossa on vain vähän ratkaisevia tutkimuksia. Tätä epävarmuutta vain pahentaa tuntemattomat tiedot siitä, kuinka kauan injektioprojektien pitäisi tapahtua ja mitä tapahtuu, jos (tai milloin) SAI-projektit epäonnistuvat, keskeytetään tai puuttuvat rahoitus. SAI-hankkeilla on mahdollisesti loputon tarve, kun ne alkavat, ja saattaa heiketä ajan myötä. Ilmakehän sulfaattiruiskeiden fyysiset vaikutukset sisältävät happosateiden mahdollisuuden. Kuten tulivuorenpurkauksista näkyy, sulfaattihiukkaset kulkevat ympäri maailmaa ja voi kerrostua alueille, joihin tällaiset kemikaalit eivät tyypillisesti vaikuta, muuttaa ekosysteemejä ja muuttaa maaperän pH:ta. Ehdotettu vaihtoehto aerosolisulfaatille on kalsiumkarbonaatti, molekyyli, jolla odotetaan olevan samanlainen vaikutus, mutta ei niin paljon sivuvaikutuksia kuin sulfaatilla. Viimeaikaiset mallinnustutkimukset osoittavat kuitenkin kalsiumkarbonaattia voi vaikuttaa negatiivisesti otsonikerrokseen. Saapuvan auringonvalon heijastus aiheuttaa lisää tasa-arvoongelmia. Hiukkasten laskeutuminen, joiden alkuperä on tuntematon ja mahdollisesti globaali, voi luoda todellisia tai kuviteltuja eroja, jotka voivat pahentaa geopoliittisia jännitteitä. SAI-projekti Ruotsissa keskeytettiin vuonna 2021, kun Ruotsin, Norjan, Suomen ja Venäjän alkuperäiskansoja edustava Saame Council jakoi huolensa ihmisen puuttumisesta ilmastoon. Neuvoston varapuheenjohtaja Åsa Larsson Blind kertoi asiasta saamelaisten arvot kunnioittaa luontoa ja sen prosesseja kohtasivat suoraan tämän tyyppisen aurinkogeotekniikan kanssa.

Surface Based Brightening/Albedo Modification pyrkii lisäämään maan heijastavuutta ja vähentämään ilmakehään jäävän auringon säteilyn määrää. Sen sijaan, että käyttäisit kemiaa tai molekyylimenetelmiä, pintapohjaisella vaalenemisella pyritään lisäämään albedoa, tai maanpinnan heijastavuus kaupunkialueiden, teiden, maatalousmaan, napa-alueiden ja valtameren fyysisten muutosten kautta. Tämä voi sisältää näiden alueiden peittämisen heijastavilla materiaaleilla tai kasveilla auringonvalon heijastamiseksi ja ohjaamiseksi.

Lupaus:

Pintapohjaisen kirkastamisen odotetaan tarjoavan paikallisesti suoria jäähdytysominaisuuksia – samanlaisia ​​kuin puun lehdet voivat varjostaa maan alla. Tämän tyyppisiä projekteja voidaan toteuttaa pienemmässä mittakaavassa, eli maasta maahan tai kaupungista toiseen. Lisäksi pintapohjainen kirkastaminen voi auttaa kääntää monissa kaupungeissa ja kaupunkikeskuksissa koettu lisääntynyt kuumuus kaupunkisaaren lämpövaikutuksen seurauksena.

Uhka:

Teoreettisella ja käsitteellisellä tasolla pintapohjainen kirkastaminen näyttää siltä, ​​että se voitaisiin toteuttaa nopeasti ja tehokkaasti. Tutkimus albedon modifikaatiosta on kuitenkin edelleen heikkoa ja monet raportit viittaavat tuntemattomien ja sotkuisten vaikutusten mahdollisuuteen. Tällaiset ponnistelut eivät todennäköisesti tarjoa globaalia ratkaisua, mutta pintapohjaisten kirkasteiden tai muiden auringonsäteilyn hallintamenetelmien epätasainen kehitys on voinut aiheuttaa ei-toivotut ja ennakoimattomat globaalit vaikutukset kiertoon tai veden kiertoon. Pinnan vaalentaminen tietyillä alueilla voi muuttaa alueellisia lämpötiloja ja muuttaa hiukkasten ja aineiden liikkumista ongelmallisiin kohteisiin. Lisäksi pintapohjainen kirkastaminen voi aiheuttaa epätasa-arvoista kehitystä paikallisessa tai globaalissa mittakaavassa, mikä lisää potentiaalia tehodynamiikan muuttamiseen.

Marine Cloud Brightening (MCB) käyttää tarkoituksenmukaisesti merisuihkua kylvääkseen matalien pilvien valtameren ylle, mikä edistää pilvien muodostumista. kirkkaampi ja paksumpi pilvikerros. Nämä pilvet estävät tulevaa säteilyä pääsemästä alla olevalle maalle tai merelle sen lisäksi, että ne heijastavat säteilyä takaisin ilmakehään.

Lupaus:

MCB:llä on potentiaalia alentaa lämpötiloja alueellisessa mittakaavassa ja estää korallien valkaisutapahtumat. Tutkimus ja varhaiset testit ovat saavuttaneet jonkin verran menestystä Australiassa äskettäisen hankkeen myötä Suurella Valliriutalla. Muita sovelluksia voisivat olla pilvien kylväminen jäätiköiden päälle merijään sulamisen pysäyttämiseksi. Tällä hetkellä ehdotetussa menetelmässä käytetään valtamerten merivettä, mikä vähentää sen vaikutusta luonnonvaroihin, ja sitä voitaisiin käyttää kaikkialla maailmassa.

Uhka:

Ihmisten käsitys MCB:stä on edelleen erittäin epävarmaa. Suoritetut testit ovat rajallisia ja kokeellisia tutkijat vaativat globaalia tai paikallista hallintoa näiden ekosysteemien manipuloinnin eettisyydestä niiden suojelemiseksi. Jotkut näistä epävarmuustekijöistä sisältävät kysymyksiä jäähdytyksen ja vähentyneen auringonvalon välittömästä vaikutuksesta paikallisiin ekosysteemeihin sekä lisääntyneiden ilmassa olevien hiukkasten tuntemattomista vaikutuksista ihmisten terveyteen ja infrastruktuuriin. Jokainen näistä riippuisi MCB-ratkaisun koosta, käyttöönottomenetelmästä ja odotettavissa olevasta MCB-määrästä. Kun kylvetyt pilvet liikkuvat veden kierron läpi, vesi, suola ja muut molekyylit palaavat maahan. Suolakertymät voivat vaikuttaa rakennettuun ympäristöön, mukaan lukien ihmisten asumiseen, nopeuttamalla heikkenemistä. Nämä kerrostumat voivat myös muuttaa maaperän sisältöä, mikä vaikuttaa ravinteisiin ja kasvien kasvukykyyn. Nämä laajat huolenaiheet naarmuttavat tuntemattomien pintaa MCB:n mukana.

Vaikka SAI, albedo-modifikaatio ja MCB toimivat heijastamaan tulevaa auringonsäteilyä, Cirrus Cloud Thinning (CCT) tarkastelee lähtevän säteilyn lisäämistä. Sirruspilvet imevät ja heijastavat lämpöä, säteilyn muodossa, takaisin maahan. Tiedemiehet ovat ehdottaneet cirruspilvien ohenemista vähentämään näiden pilvien heijastumaa lämpöä ja sallimaan enemmän lämpöä poistumaan ilmakehästä, mikä teoriassa laskee lämpötiloja. Tiedemiehet odottavat näiden pilvien ohenevan ruiskuttamalla pilviä hiukkasilla lyhentää niiden käyttöikää ja paksuutta.

Lupaus:

CCT lupaa alentaa maapallon lämpötiloja lisäämällä ilmakehästä poistuvan säteilyn määrää. Nykyiset tutkimukset osoittavat, että tämä muuttaminen voi nopeuttaa veden kiertoa, lisää sademäärää ja hyödyttää kuivuudelle alttiita alueita. Uusi tutkimus osoittaa edelleen, että tämä lämpötilan lasku voi auttaa hidas merijään sulaminen ja auttaa pitämään yllä napajääpeitteitä. 

Uhka: 

Vuoden 2021 hallitustenvälisen ilmastopaneelin (IPCC) raportti ilmastonmuutoksesta ja fysikaalisista tieteistä että CCT:tä ei ymmärretä hyvin. Tämäntyyppiset säämuutokset voivat muuttaa sadekuvioita ja aiheuttaa tuntemattomia vaikutuksia ekosysteemeihin ja maatalouteen. Tällä hetkellä ehdotettuihin CCT-menetelmiin kuuluu pilvien ruiskuttaminen hiukkasilla. Vaikka tietyn määrän hiukkasia odotetaan myötävaikuttavan pilvien ohenemiseen, hiukkasten yliruiskutus voi kylvää sen sijaan pilviä. Nämä kylvetyt pilvet voivat päätyä paksummiksi ja vangita lämpöä sen sijaan, että ne oheneisivat ja vapauttaisivat lämpöä. 

Avaruuspeilit ovat toinen menetelmä, jota tutkijat ovat ehdottaneet tulevan auringonvalon ohjaamiseksi ja estämiseksi. Tämä menetelmä ehdottaa sijoittamalla hyvin heijastavia esineitä avaruudessa estämään tai heijastamaan tulevaa auringonsäteilyä.

Lupaus:

Avaruuspeilejä odotetaan vähentää säteilyn määrää päästä ilmakehään pysäyttämällä se ennen kuin se saavuttaa planeetan. Tämä johtaisi siihen, että lämpöä pääsisi vähemmän ilmakehään ja planeetta jäähtyisi.

Uhka:

Avaruuteen perustuvat menetelmät ovat erittäin teoreettisia ja niihin liittyy a kirjallisuuden puute ja empiiriset tiedot. Tuntematon tämäntyyppisten hankkeiden vaikutuksista on vain yksi osa monien tutkijoiden huolenaiheista. Muita huolenaiheita ovat avaruushankkeiden kallis luonne, suora vaikutus säteilyn uudelleen suuntaamisesta ennen maanpinnan saavuttamista, tähtien valon vähentämisen tai poistamisen epäsuorat vaikutukset merieläimiin. luottaa taivaalliseen navigointiin, potentiaali irtisanomisen riskija kansainvälisen avaruushallinnon puute.

---

Liikettä kohti viileämpää tulevaisuutta?

Suuntaamalla auringon säteilyä alentamaan planeettojen lämpötiloja, Auringonsäteilyn hallinta pyrkii vastaamaan ilmastonmuutoksen oireeseen sen sijaan, että puuttuisi ongelmaan suoraan. Tämä tutkimusalue on täynnä mahdollisia tahattomia seurauksia. Tässä riskien ja riskien arviointi on ratkaisevan tärkeä sen määrittämiseksi, onko hankkeen riski planeetalle aiheutuvan riskin vai ilmastonmuutoksen riskin arvoinen ennen minkään laajan hankkeen toteuttamista. SRM-projektien mahdollisuudet vaikuttaa koko planeettaan osoittavat, että riskianalyysissä on otettava huomioon luonnonympäristölle aiheutuvat riskit, geopoliittisten jännitteiden paheneminen ja vaikutukset kasvavaan globaaliin eriarvoisuuteen. Kaikissa suunnitelmissa muuttaa alueen tai koko planeetan ilmastoa, hankkeiden on keskitettävä tasa-arvonäkökohdat ja sidosryhmien osallistuminen.