Planetarny filtr przeciwsłoneczny: modyfikacja promieniowania słonecznego

Rozbicie geoinżynierii klimatycznej, część 3

Część 1: Niekończące się niewiadome
Część 2: Usuwanie dwutlenku węgla z oceanów
Część 4: Biorąc pod uwagę etykę, równość i sprawiedliwość

Modyfikacja promieniowania słonecznego (SRM) to forma geoinżynierii klimatycznej, której celem jest zwiększenie ilości światła słonecznego odbijanego z powrotem w kosmos – aby odwrócić ocieplenie planety. Zwiększenie tego współczynnika odbicia zmniejsza ilość światła słonecznego, które przedostaje się do atmosfery i powierzchni Ziemi, sztucznie ochładzając planetę. 

Poprzez naturalne systemy Ziemia odbija i pochłania światło słoneczne, aby utrzymać swoją temperaturę i klimat, wchodząc w interakcje z chmurami, cząstkami unoszącymi się w powietrzu, wodą i innymi powierzchniami – w tym oceanem. Obecnie, nie ma proponowanych naturalnych lub ulepszonych naturalnych projektów SRM, więc technologie SRM należą przede wszystkim do kategorii mechanicznej i chemicznej. Projekty te mają na celu przede wszystkim zmianę naturalnej interakcji Ziemi ze Słońcem. Jednak zmniejszenie ilości słońca docierającego do lądu i oceanu może zakłócić naturalne procesy zależne od bezpośredniego światła słonecznego.

Propozycje projektów mechanicznych i chemicznych SRM

Ziemia ma wbudowany system, który kontroluje ilość promieniowania słonecznego, które wchodzi i wychodzi. Czyni to poprzez odbijanie i redystrybucję światła i ciepła, co pomaga regulować temperaturę. Zainteresowanie mechaniczną i chemiczną manipulacją tymi systemami waha się od uwalniania cząstek poprzez wstrzykiwanie aerozolu do stratosfery, po tworzenie grubszych chmur w pobliżu oceanu poprzez rozjaśnianie chmur morskich.

Iniekcja aerozolu stratosferycznego (SAI) to ukierunkowane uwalnianie unoszących się w powietrzu cząstek siarczanu w celu zwiększenia współczynnika odbicia od ziemi, zmniejszenia ilości światła słonecznego docierającego do ziemi i ciepła uwięzionego w atmosferze. Teoretycznie podobna do stosowania filtrów przeciwsłonecznych, geoinżynieria słoneczna ma na celu przekierowanie części światła słonecznego i ciepła poza atmosferę, zmniejszając ilość docierającą do powierzchni.

Obietnica:

Koncepcja ta opiera się na zjawiskach naturalnych zachodzących równolegle z intensywnymi erupcjami wulkanów. W 1991 r. erupcja góry Pinatubo na Filipinach wyrzuciła gaz i popiół do stratosfery, rozprowadzając masowe ilości dwutlenku siarki. Wiatry przenosiły dwutlenek siarki na całym świecie przez dwa lata, a cząsteczki pochłaniały i odbija wystarczająco dużo światła słonecznego, aby obniżyć globalne temperatury o 1 stopień Fahrenheita (0.6 stopnia Celsjusza).

Groźba:

SAI stworzony przez człowieka pozostaje wysoce teoretyczną koncepcją z kilkoma rozstrzygającymi badaniami. Tę niepewność potęguje jeszcze niewiadoma dotycząca tego, jak długo musiałyby trwać projekty zastrzyków i co się stanie, jeśli (lub kiedy) projekty SAI zakończą się fiaskiem, zostaną przerwane lub zabraknie im finansowania. Projekty SAI mają potencjalnie nieokreśloną potrzebę po rozpoczęciu i z czasem może stać się mniej skuteczny. Fizyczne skutki wstrzyknięć siarczanów do atmosfery obejmują możliwość wystąpienia kwaśnych deszczy. Jak widać w przypadku erupcji wulkanów, cząsteczki siarczanu podróżują po całym świecie i mogą osadzać się w regionach zwykle niewrażliwych na takie chemikalia, zmieniając ekosystemy i zmieniając pH gleby. Proponowaną alternatywą dla siarczanu w aerozolu jest węglan wapnia, cząsteczka, która ma podobny wpływ, ale nie ma tak wielu skutków ubocznych jak siarczan. Jednak ostatnie badania modelowe wskazują na węglan wapnia może negatywnie wpływać na warstwę ozonową. Odbicie wpadającego światła słonecznego stwarza dalsze problemy z kapitałem. Osadzanie się cząstek, których pochodzenie jest nieznane i prawdopodobnie globalne, może powodować rzeczywiste lub postrzegane dysproporcje, które mogą pogorszyć napięcia geopolityczne. Projekt SAI w Szwecji został wstrzymany w 2021 r. po tym, jak Rada Samów, organ reprezentujący rdzenną ludność Saamów ze Szwecji, Norwegii, Finlandii i Rosji, podzieliła obawy dotyczące interwencji człowieka w klimat. Tak stwierdziła wiceprzewodnicząca Rady, Åsa Larsson Blind wartości Saamów dotyczące poszanowania natury i jej procesów bezpośrednio się zderzyły z tego rodzaju geoinżynierią słoneczną.

Surface Based Brightening/Albedo Modification ma na celu zwiększenie współczynnika odbicia ziemi i zmniejszenie ilości promieniowania słonecznego, które pozostaje w atmosferze. Zamiast stosować chemię lub metody molekularne, rozjaśnianie powierzchniowe ma na celu zwiększenie albedolub współczynnik odbicia powierzchni ziemi poprzez fizyczne zmiany obszarów miejskich, dróg, gruntów rolnych, regionów polarnych i oceanów. Może to obejmować pokrycie tych regionów materiałami odblaskowymi lub roślinami w celu odbicia i przekierowania światła słonecznego.

Obietnica:

Oczekuje się, że rozjaśnianie powierzchniowe zapewni lokalne właściwości bezpośredniego chłodzenia - podobnie jak liście drzewa mogą zacieniać ziemię pod nim. Tego typu projekty mogą być realizowane na mniejszą skalę, np. od kraju do kraju lub od miasta do miasta. Ponadto pomocne może być rozjaśnianie powierzchni odwrócić zwiększone upały, których doświadcza wiele miast i ośrodków miejskich w wyniku efektu cieplnego miejskiej wyspy.

Groźba:

Na poziomie teoretycznym i koncepcyjnym wydaje się, że rozjaśnianie powierzchniowe można wdrożyć szybko i skutecznie. Jednak badania nad modyfikacjami albedo są nadal rzadkie, a wiele raportów wskazuje na potencjał nieznanych i niechlujnych efektów. Jest mało prawdopodobne, aby takie wysiłki przyniosły globalne rozwiązanie, ale może mieć nierównomierny rozwój powierzchniowego rozjaśniania lub innych metod zarządzania promieniowaniem słonecznym niepożądane i nieprzewidziane globalne skutki dla cyrkulacji lub obiegu wody. Rozjaśnianie powierzchni w niektórych regionach może zmienić regionalne temperatury i zmienić ruch cząstek i materii w problematyczne cele. Ponadto rozjaśnianie powierzchniowe może powodować nierówny rozwój w skali lokalnej lub globalnej, zwiększając potencjał zmiany dynamiki mocy.

Marine Cloud Brightening (MCB) celowo wykorzystuje mgłę morską do zasiewania niskopoziomowych chmur nad oceanem, zachęcając do tworzenia się jaśniejsza i grubsza warstwa chmur. Chmury te zapobiegają przedostawaniu się promieniowania do lądu lub morza poniżej, a także odbijają promieniowanie z powrotem w kierunku atmosfery.

Obietnica:

MCB ma potencjał obniżania temperatur w skali regionalnej i zapobiegania blaknięciu koralowców. Badania i wczesne testy przyniosły pewien sukces w Australii dzięki niedawnemu projektowi na Wielkiej Rafie Koralowej. Inne zastosowania mogą obejmować zasiewanie chmur nad lodowcami w celu zatrzymania topnienia lodu morskiego. Proponowana obecnie metoda wykorzystuje oceaniczną wodę morską, zmniejszając jej wpływ na zasoby naturalne i może być stosowana w dowolnym miejscu na świecie.

Groźba:

Ludzkie zrozumienie MCB pozostaje wysoce niepewne. Testy, które zostały zakończone, są ograniczone i eksperymentalne, z naukowców wzywających do globalnego lub lokalnego zarządzania w sprawie etyki manipulowania tymi ekosystemami w celu ich ochrony. Niektóre z tych niepewności obejmują pytania o bezpośredni wpływ ochłodzenia i zmniejszonego nasłonecznienia na lokalne ekosystemy, a także nieznany wpływ zwiększonej liczby cząstek unoszących się w powietrzu na zdrowie ludzi i infrastrukturę. Każdy z nich będzie zależał od składu rozwiązania MCB, metody wdrażania i przewidywanej ilości MCB. Gdy zasiane chmury poruszają się w cyklu wodnym, woda, sól i inne cząsteczki powrócą na ziemię. Osady soli mogą wpływać na środowisko zabudowane, w tym na domy mieszkalne, przyspieszając niszczenie. Osady te mogą również zmieniać zawartość gleby, wpływając na składniki odżywcze i zdolność roślin do wzrostu. Te szerokie obawy zarysowują powierzchnię niewiadomych, którym towarzyszy MCB.

Podczas gdy SAI, modyfikacja albedo i MCB działają w celu odbijania przychodzącego promieniowania słonecznego, Cirrus Cloud Thinning (CCT) przygląda się wzrastającemu promieniowaniu wychodzącemu. Cirrusy pochłaniają i odbijają ciepło, w postaci promieniowania, z powrotem na ziemię. Cirrus Cloud Thinning został zaproponowany przez naukowców w celu zmniejszenia ciepła odbijanego przez te chmury i umożliwienia większej ilości ciepła na ucieczkę z atmosfery, teoretycznie obniżając temperaturę. Naukowcy przewidują, że te chmury przerzedzą się o ok rozpylanie chmur cząsteczkami aby zmniejszyć ich żywotność i grubość.

Obietnica:

CCT obiecuje obniżyć globalne temperatury poprzez zwiększenie ilości promieniowania uciekającego z atmosfery. Aktualne badania na to wskazują modyfikacja może przyspieszyć obieg wody, zwiększenie opadów i korzyści dla obszarów podatnych na susze. Nowe badania wskazują ponadto, że ten spadek temperatury może pomóc powolne topnienie lodu morskiego i pomoc w utrzymaniu polarnych czap lodowych. 

Groźba: 

Raport Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) z 2021 r. na temat zmian klimatu i wskazanych nauk fizycznych że CCT nie jest dobrze rozumiany. Modyfikacja pogody tego typu może zmienić wzorce opadów i spowodować nieznany wpływ na ekosystemy i rolnictwo. Obecnie proponowane metody CCT obejmują spryskiwanie chmur cząstkami stałymi. Chociaż oczekuje się, że pewna ilość cząstek przyczyni się do rozrzedzenia chmur, nadmierne wstrzykiwanie cząstek zamiast tego może zasiać chmury. Te zasiane chmury mogą być grubsze i zatrzymywać ciepło, zamiast stawać się cieńsze i uwalniać ciepło. 

Kosmiczne Lustra to kolejna metoda, którą naukowcy zaproponowali w celu przekierowania i zablokowania wpadającego światła słonecznego. Ta metoda sugeruje umieszczanie silnie odbijających światło przedmiotów w kosmosie, aby blokować lub odbijać napływające promieniowanie słoneczne.

Obietnica:

Przewiduje się, że będą to kosmiczne lustra zmniejszyć ilość promieniowania przedostanie się do atmosfery poprzez zatrzymanie go, zanim dotrze do planety. Spowodowałoby to mniej ciepła przedostającego się do atmosfery i ochładzania planety.

Groźba:

Metody oparte na przestrzeni kosmicznej są wysoce teoretyczne i towarzyszą im: brak literatury i dane empiryczne. Niewiadome dotyczące wpływu tego typu projektów to tylko część obaw wielu badaczy. Dodatkowe obawy dotyczą kosztowności projektów kosmicznych, bezpośredniego wpływu przekierowania promieniowania przed dotarciem do powierzchni Ziemi, pośredniego wpływu zmniejszenia lub usunięcia światła gwiazd na zwierzęta morskie, które zdać się na niebiańską nawigację, potencjał ryzyko wypowiedzeniaoraz brak międzynarodowego zarządzania przestrzenią kosmiczną.

Ruch w kierunku chłodniejszej przyszłości?

Przekierowując promieniowanie słoneczne w celu obniżenia temperatury planet, zarządzanie promieniowaniem słonecznym próbuje odpowiedzieć na symptomy zmian klimatu, zamiast bezpośrednio zająć się problemem. Ten obszar badań obfituje w potencjalne niezamierzone konsekwencje. W tym przypadku ocena ryzyka i ryzyka ma kluczowe znaczenie dla ustalenia, czy ryzyko związane z projektem jest warte ryzyka dla planety lub ryzyka zmiany klimatu przed wdrożeniem jakiegokolwiek projektu na dużą skalę. Potencjał oddziaływania projektów SRM na całą planetę wskazuje na potrzebę uwzględnienia w każdej analizie ryzyka ryzyka dla środowiska naturalnego, zaostrzenia napięć geopolitycznych oraz wpływu na wzrost globalnych nierówności. W przypadku każdego planu zmiany klimatu regionu lub planety jako całości projekty muszą koncentrować się na równości i zaangażowaniu interesariuszy.