Planetaire zonnebrandcrème: modificatie van zonnestraling

Klimaatgeo-engineering doorbreken Deel 3

Deel 1: Eindeloze onbekenden
Deel 2: Verwijdering van koolstofdioxide in de oceaan
Deel 4: Ethiek, billijkheid en rechtvaardigheid overwegen

Solar Radiation Modification (SRM) is een vorm van klimaatgeo-engineering die tot doel heeft de hoeveelheid zonlicht die terug in de ruimte wordt gereflecteerd te vergroten - om de opwarming van de planeet om te keren. Door deze reflectiviteit te vergroten, vermindert de hoeveelheid zonlicht die de atmosfeer en het aardoppervlak bereikt, waardoor de planeet kunstmatig wordt gekoeld. 

Door natuurlijke systemen reflecteert en absorbeert de aarde zonlicht om haar temperatuur en klimaat te behouden, in wisselwerking met wolken, deeltjes in de lucht, water en andere oppervlakken - inclusief de oceaan. Momenteel, er zijn geen voorgestelde natuurlijke of verbeterde natuurlijke SRM-projecten, dus SRM-technologieën vallen voornamelijk in de mechanische en chemische categorie. Deze projecten proberen voornamelijk de natuurlijke interactie van de aarde met de zon te veranderen. Maar het verminderen van de hoeveelheid zon die het land en de oceaan bereikt, kan natuurlijke processen verstoren die afhankelijk zijn van direct zonlicht.

Voorgestelde mechanische en chemische SRM-projecten

De aarde heeft een ingebouwd systeem dat de hoeveelheid straling regelt van de zon die binnenkomt en uitgaat. Het doet dit door het licht en de warmte te reflecteren en opnieuw te verdelen, wat helpt bij het reguleren van de temperatuur. Interesse in mechanische en chemische manipulatie van deze systemen varieert van het vrijgeven van deeltjes via stratosferische aërosolinjectie tot het ontwikkelen van dikkere wolken dicht bij de oceaan door het ophelderen van mariene wolken.

Stratosferische aerosolinjectie (SAI) is de gerichte afgifte van sulfaatdeeltjes in de lucht om de reflectiviteit van de aarde te vergroten, waardoor de hoeveelheid zonlicht die de grond bereikt en de warmte die in de atmosfeer wordt vastgehouden, worden verminderd. Theoretisch vergelijkbaar met het gebruik van zonnebrandcrème, heeft geo-engineering op zonne-energie tot doel wat zonlicht en warmte buiten de atmosfeer om te leiden, waardoor de hoeveelheid die het oppervlak bereikt wordt verminderd.

De belofte:

Dit concept is gebaseerd op de natuurlijke fenomenen die gepaard gaan met intense vulkaanuitbarstingen. In 1991 spuwde de uitbarsting van Mount Pinatubo in de Filippijnen gas en as in de stratosfeer, waardoor grote hoeveelheden zwaveldioxide werden verspreid. Winden verplaatsten het zwaveldioxide gedurende twee jaar over de hele wereld, en de deeltjes absorbeerden en voldoende zonlicht gereflecteerd om de temperatuur op aarde met 1 graad Fahrenheit (0.6 graden Celsius) te verlagen.

De bedreiging:

Door mensen gecreëerde SAI blijft een zeer theoretisch concept met weinig overtuigende studies. Deze onzekerheid wordt alleen maar verergerd door onbekenden over hoe lang injectieprojecten zouden moeten plaatsvinden en wat er gebeurt als (of wanneer) SAI-projecten mislukken, worden stopgezet of geen financiering hebben. SAI-projecten hebben een potentieel onbepaalde behoefte zodra ze beginnen, en kan na verloop van tijd minder effectief worden. Fysieke gevolgen voor atmosferische sulfaatinjecties zijn onder meer de mogelijkheid van zure regen. Zoals te zien is bij vulkaanuitbarstingen, reizen de sulfaatdeeltjes de wereld rond en kunnen zich afzetten in regio's die doorgaans niet worden beïnvloed door dergelijke chemicaliën, veranderende ecosystemen en veranderende pH van de bodem. Een voorgesteld alternatief voor aërosolsulfaat is calciumcarbonaat, een molecuul dat naar verwachting een vergelijkbaar effect zal hebben, maar niet zoveel bijwerkingen als sulfaat. Recente modelstudies wijzen echter op calciumcarbonaat kan een negatieve invloed hebben op de ozonlaag. Reflectie van invallend zonlicht zorgt voor verdere rechtvaardigheidsproblemen. De afzetting van deeltjes, waarvan de oorsprong onbekend en mogelijk wereldwijd is, kan feitelijke of vermeende ongelijkheden creëren die de geopolitieke spanningen kunnen verergeren. Een SAI-project in Zweden werd in 2021 opgeschort nadat de Saami-raad, een representatief orgaan van de inheemse Saami-bevolking van Zweden, Noorwegen, Finland en Rusland, zijn bezorgdheid deelde over menselijk ingrijpen in het klimaat. Dat heeft de vicevoorzitter van de Council, Åsa Larsson Blind, verklaard de waarden van het Saami-volk om de natuur en haar processen te respecteren botsten direct met dit soort zonne-geo-engineering.

Surface Based Brightening/Albedo Modification heeft tot doel de reflectiviteit van de aarde te vergroten en de hoeveelheid zonnestraling die in de atmosfeer achterblijft te verminderen. In plaats van chemie of moleculaire methoden te gebruiken, op het oppervlak gebaseerde verheldering probeert het albedo te vergroten, of reflectiviteit, van het aardoppervlak door fysieke veranderingen in stedelijke gebieden, wegen, landbouwgrond, poolgebieden en de oceaan. Dit kan het bedekken van deze gebieden zijn met reflecterende materialen of planten om zonlicht te weerkaatsen en om te leiden.

De belofte:

Op het oppervlak gebaseerde verheldering zal naar verwachting directe verkoelende eigenschappen bieden op lokale basis, vergelijkbaar met hoe de bladeren van een boom de grond eronder kunnen verduisteren. Dit type project kan op kleinere schaal worden uitgevoerd, dwz van land tot land of van stad tot stad. Bovendien kan opheldering op basis van oppervlakken helpen omkeren van de toegenomen hitte die veel steden en stedelijke centra ervaren als gevolg van het hitte-effect van het stadseiland.

De bedreiging:

Op een theoretisch en conceptueel niveau lijkt oplichten op basis van oppervlakken snel en efficiënt te kunnen worden geïmplementeerd. Het onderzoek naar albedo-modificatie blijft echter dun en veel rapporten wijzen op de mogelijkheid van onbekende en rommelige effecten. Het is onwaarschijnlijk dat dergelijke inspanningen een globale oplossing zullen bieden, maar een ongelijke ontwikkeling van op het oppervlak gebaseerde verheldering of andere methoden voor het beheersen van zonnestraling zou dat wel kunnen ongewenste en onvoorspelbare wereldwijde effecten op de circulatie of de waterkringloop. Het oplichten van het oppervlak in bepaalde regio's kan de regionale temperaturen veranderen en de beweging van deeltjes en materie tot problematische doelen veranderen. Bovendien kan oppervlakteverheldering leiden tot onrechtvaardige ontwikkeling op lokale of mondiale schaal, waardoor het potentieel voor verschuivende machtsdynamieken toeneemt.

Marine Cloud Brightening (MCB) maakt doelbewust gebruik van zeenevel om lage wolken boven de oceaan te zaaien, waardoor de vorming van een helderdere en dikkere wolkenlaag. Deze wolken voorkomen dat binnenkomende straling het land of de zee beneden bereikt en reflecteren de straling terug naar de atmosfeer.

De belofte:

MCB heeft het potentieel om de temperaturen op regionale schaal te verlagen en koraalverbleking te voorkomen. Onderzoek en vroege tests hebben enig succes opgeleverd in Australië, met een recent project bij het Groot Barrièrerif. Andere toepassingen zijn onder meer het zaaien van wolken boven gletsjers om het smelten van zee-ijs tegen te gaan. De momenteel voorgestelde methode maakt gebruik van oceaanzeewater, vermindert de impact op natuurlijke hulpbronnen en kan overal ter wereld worden uitgevoerd.

De bedreiging:

Het menselijk begrip van MCB blijft hoogst onzeker. De uitgevoerde tests zijn beperkt en experimenteel, met onderzoekers pleiten voor mondiaal of lokaal bestuur over de ethiek van het manipuleren van deze ecosystemen om ze te beschermen. Sommige van deze onzekerheden omvatten vragen over het directe effect van afkoeling en verminderd zonlicht op lokale ecosystemen, evenals het onbekende effect van toegenomen deeltjes in de lucht op de menselijke gezondheid en infrastructuur. Elk van deze zou afhangen van de samenstelling van de MCB-oplossing, de implementatiemethode en de verwachte hoeveelheid MCB. Terwijl de gezaaide wolken door de watercyclus bewegen, zullen het water, zout en andere moleculen terugkeren naar de aarde. Zoutafzettingen kunnen gevolgen hebben voor de gebouwde omgeving, inclusief menselijke huisvesting, door achteruitgang te versnellen. Deze afzettingen kunnen ook het bodemgehalte veranderen, waardoor voedingsstoffen en het vermogen van planten om te groeien worden aangetast. Deze brede zorgen krabben aan de oppervlakte van de onbekenden vergezeld van MCB.

Terwijl SAI, albedo-modificatie en MCB werken om binnenkomende zonnestraling te reflecteren, kijkt Cirrus Cloud Thinning (CCT) naar toenemende uitgaande straling. Cirruswolken absorberen en reflecteren warmte, in de vorm van straling, terug naar de aarde. Cirrus Cloud Thinning is door wetenschappers voorgesteld om de warmte die door deze wolken wordt gereflecteerd te verminderen en meer warmte de atmosfeer te laten verlaten, waardoor de temperatuur in theorie daalt. Wetenschappers verwachten dat deze wolken geleidelijk zullen uitdunnen de wolken besproeien met deeltjes om hun levensduur en dikte te verminderen.

De belofte:

CCT belooft de wereldwijde temperaturen te verlagen door de hoeveelheid straling te vergroten die aan de atmosfeer ontsnapt. Huidig ​​​​onderzoek geeft aan dat dit modificatie kan de waterkringloop versnellen, toenemende neerslag en gunstige gebieden die vatbaar zijn voor droogte. Nieuw onderzoek geeft verder aan dat deze temperatuurdaling kan helpen langzaam smelten van het zee-ijs en hulp bij het in stand houden van de poolkappen. 

De bedreiging: 

Dat blijkt uit het rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) uit 2021 over klimaatverandering en de natuurwetenschappen dat CCT niet goed wordt begrepen. Dit type weersverandering kan neerslagpatronen veranderen en onbekende gevolgen hebben voor ecosystemen en landbouw. De momenteel voorgestelde methoden voor CCT zijn onder meer het besproeien van de wolken met fijnstof. Hoewel wordt verwacht dat een bepaalde hoeveelheid deeltjes bijdraagt ​​aan het dunner worden van de wolken, is er sprake van overinjectie van deeltjes kan in plaats daarvan de wolken zaaien. Deze gezaaide wolken kunnen uiteindelijk dikker worden en warmte vasthouden, in plaats van dunner te worden en warmte af te geven. 

Ruimte Spiegels zijn een andere methode die onderzoekers hebben voorgesteld om inkomend zonlicht om te leiden en te blokkeren. Deze methode suggereert het plaatsen van sterk reflecterende objecten in de ruimte om binnenkomende zonnestraling te blokkeren of te weerkaatsen.

De belofte:

Ruimtespiegels worden verwacht de hoeveelheid straling verminderen de atmosfeer binnendringen door het te stoppen voordat het de planeet bereikt. Dit zou ertoe leiden dat er minder warmte in de atmosfeer komt en de planeet afkoelt.

De bedreiging:

Ruimtegebaseerde methoden zijn zeer theoretisch en gaan gepaard met een gebrek aan literatuur en empirische gegevens. Onbekendheid over de impact van dit soort projecten is slechts een deel van de zorgen van veel onderzoekers. Bijkomende zorgen zijn onder meer de kostbare aard van ruimtevaartprojecten, de directe impact van het omleiden van straling voordat het het aardoppervlak bereikt, de indirecte impact van het verminderen of verwijderen van sterrenlicht voor zeedieren die vertrouwen op hemelse navigatie, het potentieel beëindigingsrisico, en het gebrek aan internationaal ruimtebeheer.

Beweging naar een koelere toekomst?

Door zonnestraling om te leiden om de planetaire temperaturen te verlagen, Beheer van zonnestraling probeert een symptoom van klimaatverandering te beantwoorden in plaats van het probleem direct aan te pakken. Dit studiegebied staat bol van mogelijke onbedoelde gevolgen. Hier is een risico-risicobeoordeling cruciaal om te bepalen of het risico van een project het risico voor de planeet of het risico van klimaatverandering waard is, voordat een project op grote schaal wordt geïmplementeerd. Het potentieel van SRM-projecten om de hele planeet te beïnvloeden, toont aan dat bij elke risicoanalyse rekening moet worden gehouden met het risico voor de natuurlijke omgeving, verergering van geopolitieke spanningen en de impact op toenemende wereldwijde ongelijkheid. Bij elk plan om het klimaat van een regio, of de planeet als geheel, te veranderen, moeten projecten de overwegingen van billijkheid en betrokkenheid van belanghebbenden centraal stellen.