Écran solaire planétaire : modification du rayonnement solaire

Décomposer la géo-ingénierie climatique, partie 3

Partie 1 : Inconnues sans fin
Partie 2 : Élimination du dioxyde de carbone dans les océans
Partie 4 : Considérer l'éthique, l'équité et la justice

La modification du rayonnement solaire (SRM) est une forme de géo-ingénierie climatique qui vise à augmenter la quantité de lumière solaire réfléchie dans l'espace - pour inverser le réchauffement de la planète. L'augmentation de cette réflectivité diminue la quantité de lumière solaire qui parvient à l'atmosphère et à la surface de la Terre, refroidissant artificiellement la planète. 

Grâce aux systèmes naturels, la Terre réfléchit et absorbe la lumière du soleil pour maintenir sa température et son climat, interagissant avec les nuages, les particules en suspension dans l'air, l'eau et d'autres surfaces, y compris l'océan. Actuellement, aucun projet de SRM naturel ou naturel amélioré n'est proposé, de sorte que les technologies de SRM entrent principalement dans la catégorie mécanique et chimique. Ces projets cherchent principalement à modifier l'interaction naturelle de la Terre avec le soleil. Mais la diminution de la quantité de soleil qui atteint la terre et l'océan peut perturber les processus naturels qui dépendent de la lumière directe du soleil.

Propositions de projets SRM mécaniques et chimiques

La Terre a un système intégré qui contrôle la quantité de rayonnement du soleil qui entre et sort. Pour ce faire, il réfléchit et redistribue la lumière et la chaleur, ce qui aide à réguler la température. L'intérêt pour la manipulation mécanique et chimique de ces systèmes va de la libération de particules par l'injection d'aérosols stratosphériques au développement de nuages ​​plus épais près de l'océan grâce à l'éclaircissement des nuages ​​marins.

Injection d'aérosol stratosphérique (SAI) est la libération ciblée de particules de sulfate en suspension dans l'air pour augmenter la réflectivité de la terre, réduisant la quantité de lumière solaire qui atteint le sol et la chaleur emprisonnée dans l'atmosphère. Théoriquement similaire à l'utilisation d'un écran solaire, la géo-ingénierie solaire vise à rediriger une partie de la lumière du soleil et de la chaleur à l'extérieur de l'atmosphère, réduisant ainsi la quantité qui atteint la surface.

La promesse:

Ce concept est basé sur les phénomènes naturels qui se produisent en tandem avec des éruptions volcaniques intenses. En 1991, l'éruption du mont Pinatubo aux Philippines a craché du gaz et des cendres dans la stratosphère, distribuant des quantités massives de dioxyde de soufre. Les vents ont déplacé le dioxyde de soufre autour du globe pendant deux ans, et les particules ont absorbé et reflète suffisamment de lumière solaire pour réduire les températures mondiales de 1 degré Fahrenheit (0.6 degré Celsius).

La menace:

Le SAI créé par l'homme reste un concept hautement théorique avec peu d'études concluantes. Cette incertitude n'est qu'exacerbée par les inconnues sur la durée nécessaire des projets d'injection et sur ce qui se passe si (ou quand) les projets SAI échouent, sont interrompus ou manquent de financement. Les projets SAI ont un besoin potentiellement indéfini une fois qu'ils ont commencé, et peut devenir moins efficace avec le temps. Les répercussions physiques des injections de sulfate atmosphérique comprennent le potentiel de pluies acides. Comme on le voit avec les éruptions volcaniques, les particules de sulfate voyagent à travers le monde et peuvent se déposer dans des régions généralement non affectées par ces produits chimiques, altérant les écosystèmes et modifiant le pH du sol. Une alternative proposée au sulfate d'aérosol est le carbonate de calcium, une molécule qui devrait avoir un impact similaire mais pas autant d'effets secondaires que le sulfate. Cependant, de récentes études de modélisation indiquent que le carbonate de calcium peut avoir un impact négatif sur la couche d'ozone. La réflexion de la lumière solaire entrante pose d'autres problèmes d'équité. Le dépôt de particules, dont l'origine est inconnue et possiblement mondiale, peut créer des disparités réelles ou perçues qui pourraient aggraver les tensions géopolitiques. Un projet SAI en Suède a été mis en pause en 2021 après que le Conseil saami, un organe représentatif des peuples autochtones samis de Suède, de Norvège, de Finlande et de Russie, ait partagé ses inquiétudes concernant l'intervention humaine dans le climat. La vice-présidente du Conseil, Åsa Larsson Blind, a déclaré que les valeurs du peuple saami de respecter la nature et ses processus se sont directement heurtées avec ce type de géo-ingénierie solaire.

L'éclaircissement basé sur la surface/la modification de l'albédo vise à augmenter la réflectivité de la terre et à diminuer la quantité de rayonnement solaire qui reste dans l'atmosphère. Plutôt que d'utiliser la chimie ou des méthodes moléculaires, l'éclaircissement basé sur la surface cherche à augmenter l'albédo, ou réflectivité, de la surface de la terre par des altérations physiques des zones urbaines, des routes, des terres agricoles, des régions polaires et de l'océan. Cela peut inclure la couverture de ces régions avec des matériaux ou des plantes réfléchissants pour réfléchir et rediriger la lumière du soleil.

La promesse:

L'éclaircissement basé sur la surface devrait offrir des propriétés de refroidissement direct sur une base locale, similaire à la façon dont les feuilles d'un arbre peuvent ombrager le sol en dessous. Ce type de projet peut être mis en œuvre à plus petite échelle, c'est-à-dire de pays à pays ou de ville à ville. De plus, l'éclaircissement basé sur la surface peut être en mesure d'aider inverser la chaleur accrue que connaissent de nombreuses villes et centres urbains en raison de l'effet de chaleur des îlots urbains.

La menace:

Sur le plan théorique et conceptuel, l'éclaircissement basé sur la surface semble pouvoir être mis en œuvre rapidement et efficacement. Cependant, la recherche sur la modification de l'albédo reste mince et de nombreux rapports indiquent le potentiel d'effets inconnus et désordonnés. Il est peu probable que de tels efforts offrent une solution globale, mais le développement inégal de l'éclaircissement des surfaces ou d'autres méthodes de gestion du rayonnement solaire pourrait avoir effets globaux indésirables et imprévus sur la circulation ou le cycle de l'eau. L'éclaircissement de la surface dans certaines régions peut modifier les températures régionales et modifier le mouvement des particules et de la matière à des fins problématiques. De plus, l'éclaircissement basé sur la surface peut entraîner un développement inéquitable à l'échelle locale ou mondiale, augmentant le potentiel de changement de la dynamique du pouvoir.

L'éclaircissement des nuages ​​marins (MCB) utilise à dessein les embruns pour ensemencer les nuages ​​bas au-dessus de l'océan, encourageant la formation d'un couche nuageuse plus brillante et plus épaisse. Ces nuages ​​empêchent le rayonnement entrant d'atteindre la terre ou la mer en dessous en plus de réfléchir le rayonnement vers l'atmosphère.

La promesse:

Le MCB a le potentiel d'abaisser les températures à l'échelle régionale et de prévenir les épisodes de blanchissement des coraux. La recherche et les premiers tests ont connu un certain succès en Australie, avec un projet récent à la Grande Barrière de Corail. D'autres applications pourraient inclure l'ensemencement de nuages ​​au-dessus des glaciers pour bloquer la fonte des glaces de mer. La méthode actuellement proposée utilise l'eau de mer de l'océan, réduisant son impact sur les ressources naturelles et pourrait être appliquée n'importe où dans le monde.

La menace:

La compréhension humaine du MCB reste très incertaine. Les tests qui ont été effectués sont limités et expérimentaux, avec chercheurs plaidant pour une gouvernance globale ou locale sur l'éthique de la manipulation de ces écosystèmes dans le but de les protéger. Certaines de ces incertitudes incluent des questions sur l'effet direct du refroidissement et de la réduction de la lumière du soleil sur les écosystèmes locaux, ainsi que sur l'effet inconnu de l'augmentation des particules en suspension dans l'air sur la santé humaine et les infrastructures. Chacun de ces éléments dépendrait de la composition de la solution MCB, de la méthode de déploiement et de la quantité de MCB prévue. Au fur et à mesure que les nuages ​​ensemencés se déplacent dans le cycle de l'eau, l'eau, le sel et d'autres molécules retourneront sur la terre. Les dépôts de sel peuvent affecter l'environnement bâti, y compris le logement humain, en accélérant la détérioration. Ces dépôts peuvent également modifier la teneur du sol, affectant les éléments nutritifs et la capacité des plantes à pousser. Ces grandes préoccupations grattent la surface des inconnues accompagnées de MCB.

Alors que le SAI, la modification de l'albédo et le MCB fonctionnent pour refléter le rayonnement solaire entrant, Cirrus Cloud Thinning (CCT) cherche à augmenter le rayonnement sortant. Les cirrus absorbent et réfléchissent la chaleur, sous forme de rayonnement, vers la terre. Cirrus Cloud Thinning a été proposé par des scientifiques pour réduire la chaleur réfléchie par ces nuages ​​et permettre à plus de chaleur de sortir de l'atmosphère, diminuant théoriquement les températures. Les scientifiques prévoient d'éclaircir ces nuages ​​en pulvériser les nuages ​​avec des particules pour réduire leur durée de vie et leur épaisseur.

La promesse:

Le CCT promet de réduire les températures mondiales en augmentant la quantité de rayonnement qui s'échappe de l'atmosphère. Les recherches actuelles indiquent que ce la modification peut accélérer le cycle de l'eau, augmentant les précipitations et profitant aux zones sujettes à la sécheresse. De nouvelles recherches indiquent en outre que cette baisse de température peut aider fonte lente de la banquise et aide au maintien des calottes glaciaires polaires. 

La menace: 

Le rapport 2021 du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) sur le changement climatique et les sciences physiques indique que le CCT n'est pas bien compris. Une modification climatique de ce type peut modifier les régimes de précipitations et avoir des impacts inconnus sur les écosystèmes et l'agriculture. Les méthodes actuellement proposées pour le CCT comprennent la pulvérisation des nuages ​​avec des particules. Alors qu'une certaine quantité de particules devrait contribuer à l'amincissement des nuages, la surinjection de particules peut semer les nuages ​​à la place. Ces nuages ​​ensemencés peuvent devenir plus épais et piéger la chaleur, plutôt que de devenir plus minces et de libérer de la chaleur. 

Miroirs spatiaux sont une autre méthode que les chercheurs ont proposée pour rediriger et bloquer la lumière solaire entrante. Cette méthode suggère placer des objets hautement réfléchissants dans l'espace pour bloquer ou réfléchir le rayonnement solaire entrant.

La promesse:

Les miroirs spatiaux devraient diminuer la quantité de rayonnement entrer dans l'atmosphère en l'arrêtant avant qu'il n'atteigne la planète. Cela se traduirait par moins de chaleur pénétrant dans l'atmosphère et refroidissant la planète.

La menace:

Les méthodes spatiales sont très théoriques et s'accompagnent d'un manque de littérature et données empiriques. L'inconnue sur l'impact de ce type de projet n'est qu'une partie des préoccupations de nombreux chercheurs. Parmi les autres préoccupations figurent la nature coûteuse des projets spatiaux, l'impact direct de la redirection du rayonnement avant qu'il n'atteigne la surface de la Terre, l'impact indirect de la réduction ou de la suppression de la lumière des étoiles pour les animaux marins qui compter sur la navigation céleste, le potentiel risque de résiliation, et le manque de gouvernance internationale de l'espace.

Mouvement vers un avenir plus frais ?

En redirigeant le rayonnement solaire pour diminuer les températures planétaires, la gestion du rayonnement solaire tente de répondre à un symptôme du changement climatique plutôt que de s'attaquer de front au problème. Ce domaine d'étude est truffé de conséquences potentielles imprévues. Ici, une évaluation risque-risque est cruciale pour déterminer si le risque d'un projet vaut le risque pour la planète ou le risque de changement climatique avant de mettre en œuvre tout projet à grande échelle. Le potentiel des projets SRM à affecter la planète entière montre la nécessité pour toute analyse de risque d'inclure la prise en compte du risque pour l'environnement naturel, l'exacerbation des tensions géopolitiques et l'impact sur les inégalités mondiales croissantes. Dans tout plan visant à modifier le climat d'une région ou de la planète dans son ensemble, les projets doivent être centrés sur des considérations d'équité et d'implication des parties prenantes.