Planētu sauļošanās līdzeklis: saules starojuma modifikācija

Klimata ģeoinženierijas sadalīšana 3. daļa

1. daļa: Bezgalīgi nezināmie
2. daļa: Okeāna oglekļa dioksīda noņemšana
4. daļa: Ētikas, vienlīdzības un taisnīguma apsvēršana

Saules starojuma modifikācija (SRM) ir klimata ģeoinženierijas veids, kura mērķis ir palielināt kosmosā atstarotās saules gaismas daudzumu, lai mainītu planētas sasilšanu. Palielinot šo atstarošanas spēju, samazinās saules gaismas daudzums, kas nokļūst atmosfērā un Zemes virsmā, mākslīgi atdzesējot planētu. 

Izmantojot dabiskās sistēmas, Zeme atstaro un absorbē saules gaismu, lai uzturētu temperatūru un klimatu, mijiedarbojoties ar mākoņiem, gaisa daļiņām, ūdeni un citām virsmām, tostarp okeānu. Pašlaik nav ierosināti dabas vai uzlaboti dabas SRM projekti, tāpēc SRM tehnoloģijas galvenokārt ietilpst mehānisko un ķīmisko vielu kategorijā. Šo projektu mērķis galvenokārt ir mainīt Zemes dabisko mijiedarbību ar sauli. Taču, samazinot saules daudzumu, kas sasniedz zemi un okeānu, ir iespēja izjaukt dabiskos procesus, kas ir atkarīgi no tiešiem saules stariem.

Piedāvātie mehāniskie un ķīmiskie SRM projekti

Zemei ir iebūvēta sistēma, kas kontrolē saules starojuma daudzumu, kas ienāk un izdziest. Tas tiek darīts, atspoguļojot un pārdalot gaismu un siltumu, kas palīdz regulēt temperatūru. Interese par šo sistēmu mehāniskām un ķīmiskām manipulācijām svārstās no daļiņu izdalīšanas, izmantojot stratosfēras aerosola injekciju, līdz biezāku mākoņu izveidošanai tuvu okeānam, izmantojot jūras mākoņu apgaismojumu.

Stratosfēras aerosola iesmidzināšana (SAI) ir mērķtiecīga gaisā esošo sulfātu daļiņu izdalīšanās, lai palielinātu zemes atstarošanas spēju, samazinot saules gaismas daudzumu, kas sasniedz zemi, un atmosfērā ieslodzīto siltumu. Teorētiski līdzīgi saules aizsarglīdzekļiem, saules ģeoinženierijas mērķis ir novirzīt daļu saules gaismas un siltuma ārpus atmosfēras, samazinot daudzumu, kas sasniedz virsmu.

Solijums:

Šī koncepcija ir balstīta uz dabas parādībām, kas notiek vienlaikus ar intensīviem vulkānu izvirdumiem. 1991. gadā Pinatubo kalna izvirdums Filipīnās izsvieda gāzi un pelnus stratosfērā, izplatot sēra dioksīda masu. Vēji divus gadus pārvietoja sēra dioksīdu apkārt pasaulei, un daļiņas absorbēja un atstaroja pietiekami daudz saules gaismas, lai samazinātu globālo temperatūru par 1 grādu pēc Fārenheita (0.6 grādiem pēc Celsija).

Draudi:

Cilvēka radītais SAI joprojām ir ļoti teorētisks jēdziens ar dažiem pārliecinošiem pētījumiem. Šo nenoteiktību tikai saasina nezināmais par to, cik ilgi injekcijas projektiem būtu jānotiek un kas notiek, ja (vai kad) SAI projekti neizdodas, tiek pārtraukti vai trūkst finansējuma. SAI projektiem ir potenciāli nenoteikta vajadzība pēc to sākuma un laika gaitā var kļūt mazāk efektīva. Fiziskā ietekme uz atmosfēras sulfātu injekcijām ietver skābo lietus iespējamību. Kā redzams ar vulkāna izvirdumiem, sulfāta daļiņas ceļo pa pasauli un var nogulsnēties reģionos, kurus šādas ķīmiskās vielas parasti neietekmē, mainot ekosistēmas un mainot augsnes pH. Piedāvātā alternatīva aerosola sulfātam ir kalcija karbonāts, molekula, kurai ir paredzama līdzīga ietekme, bet ne tik daudz blakusparādību kā sulfātam. Tomēr jaunākie modelēšanas pētījumi liecina par kalcija karbonātu var negatīvi ietekmēt ozona slāni. Ienākošās saules gaismas atspoguļojums rada papildu bažas par taisnīgumu. Daļiņu nogulsnēšanās, kuru izcelsme nav zināma un, iespējams, globāla, var radīt faktiskas vai šķietamas atšķirības, kas var pasliktināt ģeopolitisko spriedzi. SAI projekts Zviedrijā tika apturēts 2021. gadā pēc tam, kad Sāmu padome, kas ir Zviedrijas, Norvēģijas, Somijas un Krievijas pamatiedzīvotāju sāmu tautas pārstāvniecība, pauda bažas par cilvēka iejaukšanos klimata jomā. To paziņoja Padomes viceprezidente Åsa Larsson Blind sāmu vērtības cienīt dabu un tās procesus tieši saskārās ar šāda veida saules ģeoinženieriju.

Virsmas izgaismošanas/albedo modifikācijas mērķis ir palielināt zemes atstarošanas spēju un samazināt atmosfērā paliekošā saules starojuma daudzumu. Tā vietā, lai izmantotu ķīmijas vai molekulārās metodes, Uz virsmas balstītas balināšanas mērķis ir palielināt albedo, jeb zemes virsmas atstarošanas spēja, veicot fiziskas izmaiņas pilsētās, ceļos, lauksaimniecības zemē, polārajos reģionos un okeānā. Tas var ietvert šo reģionu pārklāšanu ar atstarojošiem materiāliem vai augiem, lai atspoguļotu un novirzītu saules gaismu.

Solijums:

Paredzams, ka uz virsmas balstīta balināšana nodrošinās tiešas dzesēšanas īpašības vietējā līmenī, līdzīgi tam, kā koka lapas var aizēnot zemi zem tā. Šāda veida projektus var īstenot mazākā mērogā, ti, no valsts uz valsti vai no pilsētas uz pilsētu. Turklāt var palīdzēt uz virsmas balstīta balināšana mainīt karstuma pieaugumu daudzās pilsētās un pilsētu centros pilsētas salas siltuma efekta rezultātā.

Draudi:

Teorētiskā un konceptuālā līmenī šķiet, ka uz virsmas balstīta balināšana to varētu īstenot ātri un efektīvi. Tomēr pētījumi par albedo modifikācijām joprojām ir vāji, un daudzi ziņojumi liecina par nezināmu un nekārtīgu efektu iespējamību. Maz ticams, ka šādi centieni piedāvās globālu risinājumu, taču varētu būt nevienmērīga virsmas apgaismojuma vai citu saules starojuma pārvaldības metožu attīstība. nevēlama un neparedzēta globāla ietekme uz cirkulāciju vai ūdens ciklu. Virsmas izgaismošana noteiktos reģionos var mainīt reģionālo temperatūru un izmainīt daļiņu un vielu pārvietošanos uz problemātiskiem galiem. Turklāt uz virsmas balstīta balināšana var izraisīt nevienlīdzīgu attīstību vietējā vai globālā mērogā, palielinot jaudas dinamikas maiņas potenciālu.

Marine Cloud Brightening (MCB) mērķtiecīgi izmanto jūras aerosolu, lai iesētu zema līmeņa mākoņus virs okeāna, veicinot mākoņu veidošanos. gaišāks un biezāks mākoņu slānis. Šie mākoņi neļauj ienākošajam starojumam sasniegt zemi vai jūru, kā arī atstarot starojumu atpakaļ atmosfērā.

Solijums:

MCB var pazemināt temperatūru reģionālā mērogā un novērst koraļļu balināšanas notikumus. Pētījumi un agrīnie testi ir guvuši zināmus panākumus Austrālijā, izmantojot neseno projektu pie Lielā Barjerrifa. Citi lietojumi varētu ietvert mākoņu sēšanu virs ledājiem, lai apturētu jūras ledus kušanu. Pašlaik piedāvātajā metodē tiek izmantots okeāna jūras ūdens, samazinot tā ietekmi uz dabas resursiem, un to varētu izmantot jebkur pasaulē.

Draudi:

Cilvēka izpratne par MCB joprojām ir ļoti neskaidra. Pabeigtie testi ir ierobežoti un eksperimentāli, ar pētnieki, kas aicina ieviest globālu vai vietēju pārvaldību par ētiku, manipulējot ar šīm ekosistēmām, lai tās aizsargātu. Dažas no šīm neskaidrībām ietver jautājumus par dzesēšanas un samazinātas saules gaismas tiešo ietekmi uz vietējām ekosistēmām, kā arī nezināmo gaisa daļiņu palielināšanās ietekmi uz cilvēku veselību un infrastruktūru. Katrs no tiem būs atkarīgs no MCB risinājuma uzbūves, izvietošanas metodes un paredzamā MCB daudzuma. Kad iesētie mākoņi pārvietojas pa ūdens ciklu, ūdens, sāls un citas molekulas atgriezīsies zemē. Sāls nogulsnes var ietekmēt apbūvēto vidi, tostarp cilvēku mājokļus, paātrinot pasliktināšanos. Šīs nogulsnes var arī mainīt augsnes saturu, ietekmējot barības vielas un augu augšanas spēju. Šīs plašās bažas rada nezināmo virsmu, ko pavada MCB.

Kamēr SAI, albedo modifikācijas un MCB darbojas, lai atspoguļotu ienākošo saules starojumu, Cirrus Cloud Thinning (CCT) aplūko pieaugošo izejošo starojumu. Cenu mākoņi absorbē un atspoguļo siltumu, starojuma veidā, atpakaļ uz zemi. Zinātnieki ir ierosinājuši cirrus mākoņu retināšanu, lai samazinātu šo mākoņu atstaroto siltumu un ļautu vairāk siltuma izkļūt no atmosfēras, teorētiski samazinot temperatūru. Zinātnieki paredz, ka šie mākoņi samazināsies mākoņu izsmidzināšana ar daļiņām lai samazinātu to kalpošanas laiku un biezumu.

Solijums:

CCT sola samazināt globālo temperatūru, palielinot starojuma daudzumu, lai izvairītos no atmosfēras. Pašreizējie pētījumi liecina, ka tas modifikācijas var paātrināt ūdens ciklu, palielinot nokrišņu daudzumu un labvēlīgos apgabalos, kas pakļauti sausumam. Jauni pētījumi arī liecina, ka šī temperatūras pazemināšanās var palīdzēt lēns jūras ledus kušana un palīdzība polāro ledus cepuru uzturēšanā. 

Draudi: 

2021. gada Klimata pārmaiņu starpvaldību padomes (IPCC) ziņojums par klimata pārmaiņām un norādītajām fiziskajām zinātnēm ka CCT nav labi saprotams. Šāda veida laikapstākļu izmaiņas var mainīt nokrišņu daudzumu un izraisīt nezināmu ietekmi uz ekosistēmām un lauksaimniecību. Pašlaik piedāvātās CCT metodes ietver mākoņu izsmidzināšanu ar cietajām daļiņām. Lai gan paredzams, ka zināms daļiņu daudzums veicinās mākoņu retināšanu, daļiņu pārmērīga injekcija tā vietā var iesēt mākoņus. Šie mākoņi var kļūt biezāki un aizturēt siltumu, nevis kļūt plānāki un atbrīvot siltumu. 

Kosmosa spoguļi ir vēl viena metode, ko pētnieki ir ierosinājuši novirzīt un bloķēt ienākošo saules gaismu. Šī metode liecina ļoti atstarojošu priekšmetu novietošana kosmosā, lai bloķētu vai atspoguļotu ienākošo saules starojumu.

Solijums:

Paredzams, ka kosmosa spoguļi samazināt starojuma daudzumu iekļūšanu atmosfērā, apturot to, pirms tā sasniedz planētu. Tā rezultātā atmosfērā nonāktu mazāk siltuma un planēta tiktu atdzesēta.

Draudi:

Kosmosa metodes ir ļoti teorētiskas, un tām pievienotas a literatūras trūkums un empīriskie dati. Nezināmā informācija par šāda veida projektu ietekmi ir tikai viena daļa no daudzu pētnieku bažām. Papildu bažas rada kosmosa projektu dārgais raksturs, tiešā starojuma novirzīšanas ietekme pirms zemes virsmas sasniegšanas, zvaigžņu gaismas samazināšanas vai noņemšanas netiešā ietekme uz jūras dzīvniekiem, paļauties uz debesu navigāciju, potenciāls izbeigšanas risks, un starptautiskās kosmosa pārvaldības trūkums.

Kustība uz vēsāku nākotni?

Pārvirzot saules starojumu, lai pazeminātu planētu temperatūru, Saules radiācijas pārvaldība mēģina reaģēt uz klimata pārmaiņu simptomu, nevis risināt problēmu. Šī pētījuma joma ir pilna ar iespējamām neparedzētām sekām. Šeit riska un riska novērtējums ir ļoti svarīgs, lai noteiktu, vai projekta risks ir tā vērts, lai riskētu ar planētu vai klimata pārmaiņu risku pirms jebkura projekta īstenošanas plašā mērogā. SRM projektu potenciāls ietekmēt visu planētu liecina, ka jebkurā riska analīzē ir jāņem vērā risks dabiskajai videi, ģeopolitiskās spriedzes saasināšanās un ietekme uz pieaugošo globālo nevienlīdzību. Ikvienā plānā, lai mainītu reģiona vai visas planētas klimatu, projektos ir jākoncentrējas uz taisnīguma un ieinteresēto pušu iesaistīšanas apsvērumiem.