Protecție solară planetară: modificarea radiației solare

Defalcarea geoingineriei climatice Partea 3

Partea 1: Necunoscute fără sfârșit
Partea 2: îndepărtarea dioxidului de carbon din ocean
Partea 4: Luarea în considerare a eticii, echității și justiției

Modificarea radiației solare (SRM) este o formă de geoinginerie climatică care are ca scop creșterea cantității de lumină solară reflectată înapoi în spațiu - pentru a inversa încălzirea planetei. Creșterea acestei reflectivitati scade cantitatea de lumină solară care ajunge în atmosferă și pe suprafața Pământului, răcind artificial planeta. 

Prin sistemele naturale, Pământul reflectă și absoarbe lumina soarelui pentru a-și menține temperatura și clima, interacționând cu norii, particulele din aer, apa și alte suprafețe, inclusiv oceanul. În prezent, nu există proiecte SRM naturale sau îmbunătățite propuse, astfel încât tehnologiile SRM se încadrează în principal în categoria mecanică și chimică. Aceste proiecte caută în principal să modifice interacțiunea naturală a Pământului cu Soarele. Însă, scăderea cantității de soare care ajunge la pământ și ocean are potențialul de a perturba procesele naturale care depind de lumina directă a soarelui.

Proiecte SRM mecanice și chimice propuse

Pământul are un sistem încorporat care controlează cantitatea de radiații de la soare care intră și iese. Face acest lucru reflectând și redistribuind lumina și căldura, ceea ce ajută la reglarea temperaturii. Interesul pentru manipularea mecanică și chimică a acestor sisteme variază de la eliberarea de particule prin injecția de aerosoli stratosferici până la dezvoltarea norilor mai groși în apropierea oceanului prin strălucirea norilor marini.

Injecție cu aerosoli stratosferici (SAI) este eliberarea țintită a particulelor de sulfat din aer pentru a crește reflectivitatea pământului, reducând cantitatea de lumină solară care ajunge la sol și căldura prinsă în atmosferă. Teoretic asemănătoare cu utilizarea protecției solare, geoingineria solară își propune să redirecționeze o parte din lumina soarelui și căldura în afara atmosferei, reducând cantitatea care ajunge la suprafață.

Promisiunea:

Acest concept se bazează pe fenomenele naturale care apar în tandem cu erupțiile vulcanice intense. În 1991, erupția Muntelui Pinatubo din Filipine a aruncat gaze și cenușă în stratosferă, distribuind cantități de masă de dioxid de sulf. Vânturile au mutat dioxidul de sulf în jurul globului timp de doi ani, iar particulele au absorbit și a reflectat suficientă lumină solară pentru a reduce temperatura globală cu 1 grad Fahrenheit (0.6 grade Celsius).

Amenințarea:

SAI creat de om rămâne un concept extrem de teoretic, cu puține studii concludente. Această incertitudine este doar exacerbată de necunoscutele cu privire la cât timp ar trebui să aibă loc proiectele de injecție și ce se întâmplă dacă (sau când) proiectele SAI eșuează, sunt întrerupte sau lipsesc finanțare. Proiectele SAI au o nevoie potențial nedefinită odată ce încep și poate deveni mai puțin eficient în timp. Repercusiunile fizice asupra injecțiilor cu sulfat atmosferic includ potențialul de ploaie acide. După cum se vede în cazul erupțiilor vulcanice, particulele de sulfat călătoresc în jurul lumii și se poate depune în regiuni de obicei neafectate de astfel de substanțe chimice, alterarea ecosistemelor și modificarea pH-ului solului. O alternativă propusă la sulfatul de aerosol este carbonatul de calciu, o moleculă despre care se așteaptă să aibă un impact similar, dar nu atât de multe efecte secundare ca sulfatul. Cu toate acestea, studiile recente de modelare indică carbonat de calciu poate avea un impact negativ asupra stratului de ozon. Reflectarea luminii solare care intră ridică preocupări suplimentare de echitate. Depunerea de particule, a căror origine este necunoscută și posibilă globală, poate crea disparități reale sau percepute care ar putea agrava tensiunile geopolitice. Un proiect SAI din Suedia a fost pus pe pauză în 2021, după ce Consiliul Saami, un organism reprezentativ al poporului indigen Saami din Suedia, Norvegia, Finlanda și Rusia, a împărtășit preocupările cu privire la intervenția umană în climă. Vicepreședintele Consiliului, Åsa Larsson Blind, a declarat că valorile poporului saami de a respecta natura și procesele acesteia s-au ciocnit direct cu acest tip de geoinginerie solară.

Iluminarea pe bază de suprafață/Modificarea albedo are ca scop creșterea reflectivității pământului și scăderea cantității de radiație solară care rămâne în atmosferă. În loc să folosești chimie sau metode moleculare, strălucirea pe bază de suprafață urmărește creșterea albedo-uluisau reflectivitatea suprafeței pământului prin modificări fizice ale zonelor urbane, drumurilor, terenurilor agricole, regiunilor polare și oceanului. Aceasta poate include acoperirea acestor regiuni cu materiale reflectorizante sau plante pentru a reflecta și a redirecționa lumina soarelui.

Promisiunea:

Se așteaptă ca strălucirea pe bază de suprafață să ofere proprietăți de răcire directă la nivel local - similar cu felul în care frunzele unui copac pot umbri pământul de sub el. Acest tip de proiect poate fi implementat la scară mai mică, adică de la țară la țară sau de la oraș la oraș. În plus, strălucirea pe bază de suprafață poate fi de ajutor inversează căldura crescută pe care o experimentează multe orașe și centre urbane ca urmare a efectului de căldură a insulei urbane.

Amenințarea:

La nivel teoretic și conceptual, strălucirea pe suprafață pare că ar putea fi implementată rapid și eficient. Cu toate acestea, cercetările privind modificarea albedo-ului rămân subțiri și multe rapoarte indică potențialul de efecte necunoscute și dezordonate. Este puțin probabil ca astfel de eforturi să ofere o soluție globală, dar dezvoltarea neuniformă a strălucirii pe suprafață sau a altor metode de gestionare a radiațiilor solare ar putea avea efecte globale nedorite și neprevăzute asupra circulației sau ciclului apei. Luminarea suprafeței în anumite regiuni poate modifica temperaturile regionale și poate modifica mișcarea particulelor și a materiei către capete problematice. În plus, strălucirea pe bază de suprafață poate provoca o dezvoltare inechitabilă la scară locală sau globală, crescând potențialul de schimbare a dinamicii puterii.

Marine Cloud Brightening (MCB) folosește în mod intenționat spray-ul mării pentru a însămânța nori la nivel scăzut deasupra oceanului, încurajând formarea unui strat de nor mai luminos și mai gros. Acești nori împiedică radiațiile primite să ajungă la pământ sau la mare, în plus față de reflectarea radiației înapoi spre atmosferă.

Promisiunea:

MCB are potențialul de a scădea temperaturile la scară regională și de a preveni evenimentele de albire a coralilor. Cercetările și testele timpurii au înregistrat un oarecare succes în Australia, cu un proiect recent la Marea Barieră de Corali. Alte aplicații ar putea include însămânțarea norilor peste ghețari pentru a opri topirea gheții de mare. Metoda propusă în prezent folosește apa de mare a oceanului, reducând impactul acesteia asupra resurselor naturale și ar putea fi efectuată oriunde în lume.

Amenințarea:

Înțelegerea umană a MCB rămâne extrem de incertă. Testele care au fost finalizate sunt limitate și experimentale, cu cercetători care fac apel la guvernare globală sau locală privind etica manipulării acestor ecosisteme de dragul protejării lor. Unele dintre aceste incertitudini includ întrebări despre efectul direct al răcirii și al reducerii luminii solare asupra ecosistemelor locale, precum și asupra efectului necunoscut al particulelor crescute din aer asupra sănătății umane și infrastructurii. Fiecare dintre acestea ar depinde de structura soluției MCB, de metoda de implementare și de cantitatea de MCB anticipată. Pe măsură ce norii însămânțați se deplasează prin ciclul apei, apa, sarea și alte molecule se vor întoarce pe pământ. Depozitele de sare pot afecta mediul construit, inclusiv locuințele umane, prin accelerarea deteriorării. Aceste depozite pot, de asemenea, modifica conținutul solului, afectând nutrienții și capacitatea plantelor de a crește. Aceste preocupări largi zgârie suprafața necunoscutelor însoțite de MCB.

În timp ce SAI, modificarea albedo și MCB lucrează pentru a reflecta radiația solară primită, Cirrus Cloud Thinning (CCT) se uită la creșterea radiației emise. Norii Cirrus absorb și reflectă căldura, sub formă de radiație, înapoi la pământ. Cirrus Cloud Thinning a fost propus de oamenii de știință pentru a reduce căldura reflectată de acești nori și pentru a permite mai multă căldură să iasă din atmosferă, scăzând teoretic temperaturile. Oamenii de știință anticipează slăbirea acestor nori cu puțin timp stropind norii cu particule pentru a le reduce durata de viață și grosimea.

Promisiunea:

CCT promite să reducă temperaturile globale prin creșterea cantității de radiații pentru a scăpa din atmosferă. Cercetările actuale indică faptul că acest lucru modificarea poate accelera ciclul apei, crescând precipitațiile și beneficiază zonele predispuse la secetă. Noile cercetări indică în continuare că această scădere a temperaturii poate ajuta topirea lentă a gheții de mare și ajută la menținerea calotelor polare. 

Amenințarea: 

Raportul Grupului Interguvernamental pentru Schimbări Climatice (IPCC) din 2021 privind schimbările climatice și științele fizice a indicat că CCT nu este bine înțeles. Modificarea vremii de acest tip poate modifica tiparele de precipitații și poate provoca efecte necunoscute asupra ecosistemelor și agriculturii. Metodele propuse în prezent pentru CCT includ pulverizarea norilor cu particule în suspensie. În timp ce o anumită cantitate de particule este de așteptat să contribuie la subțierea norilor, suprainjectarea de particule poate însămânța norii în schimb. Acești nori însămânțați pot ajunge să fie mai groși și să capteze căldura, mai degrabă decât să devină mai subțiri și să elibereze căldură. 

Oglinzi spațiale este o altă metodă pe care cercetătorii au propus-o pentru a redirecționa și a bloca lumina soarelui. Această metodă sugerează plasarea obiectelor puternic reflectorizante în spațiu pentru a bloca sau reflecta radiația solară.

Promisiunea:

Se anticipează că oglinzile spațiale scade cantitatea de radiatii intrând în atmosferă prin oprirea acesteia înainte de a ajunge pe planetă. Acest lucru ar duce la intrarea mai puțină a căldurii în atmosferă și la răcirea planetei.

Amenințarea:

Metodele bazate pe spațiu sunt extrem de teoretice și sunt însoțite de a lipsa literaturii și date empirice. Necunoscutele despre impactul acestui tip de proiect reprezintă doar o parte din preocupările multor cercetători. Preocupările suplimentare includ natura costisitoare a proiectelor spațiale, impactul direct al redirecționării radiațiilor înainte de a ajunge la suprafața pământului, impactul indirect al reducerii sau eliminării luminii stelelor pentru animalele marine care se bazează pe navigația cerească, potentialul risc de terminare, și lipsa guvernării spațiului internațional.

Mișcare către un viitor mai rece?

Prin redirecționarea radiației solare pentru a scădea temperaturile planetare, managementul radiațiilor solare încearcă să răspundă unui simptom al schimbărilor climatice, mai degrabă decât să abordeze problema direct. Această zonă de studiu este plină de potențiale consecințe nedorite. Aici, o evaluare a riscului-risc este crucială pentru a determina dacă riscul unui proiect merită riscul pentru planetă sau riscul schimbărilor climatice înainte de implementarea oricărui proiect la scară largă. Potențialul ca proiectele SRM să afecteze întreaga planetă arată necesitatea ca orice analiză de risc să includă luarea în considerare a riscului pentru mediul natural, exacerbarea tensiunilor geopolitice și impactul asupra creșterii inechităților globale. Cu orice plan de modificare a climatului unei regiuni sau a planetei în ansamblu, proiectele trebuie să se concentreze asupra echității și implicării părților interesate.