Planetariskt solskydd: Modifiering av solstrålning

Att bryta ner klimatgeoteknik del 3

Del 1: Ändlösa okända
Del 2: Avlägsnande av koldioxid från havet
Del 4: Att tänka på etik, rättvisa och rättvisa

Solar Radiation Modification (SRM) är en form av klimatgeoteknik som syftar till att öka mängden solljus som reflekteras tillbaka till rymden – för att vända uppvärmningen av planeten. Att öka denna reflektionsförmåga minskar mängden solljus som kommer till atmosfären och jordens yta, vilket på konstgjord väg kyler planeten. 

Genom naturliga system reflekterar och absorberar jorden solljus för att bibehålla sin temperatur och klimat och interagerar med moln, luftburna partiklar, vatten och andra ytor – inklusive havet. För närvarande, det finns inga föreslagna naturliga eller förbättrade naturliga SRM-projekt, så SRM-teknologier faller främst i kategorierna mekaniska och kemiska. Dessa projekt syftar främst till att förändra jordens naturliga interaktion med solen. Men att minska mängden sol som når marken och havet har potential att rubba naturliga processer som är beroende av direkt solljus.

Föreslagna mekaniska och kemiska SRM-projekt

Jorden har ett inbyggt system som styr mängden strålning från solen som kommer in och går ut. Den gör detta genom att reflektera och omfördela ljuset och värmen, vilket hjälper till att reglera temperaturen. Intresset för mekanisk och kemisk manipulation av dessa system sträcker sig från att frigöra partiklar genom stratosfärisk aerosolinjektion till att utveckla tjockare moln nära havet genom att marina moln blir ljusare.

Stratosfärisk aerosolinjektion (SAI) är det riktade utsläppet av luftburna sulfatpartiklar för att öka jordens reflektionsförmåga, vilket minskar mängden solljus som når marken och värmen som fångas i atmosfären. Teoretiskt liknar att använda solskyddsmedel, syftar solenergigeoteknik till att omdirigera lite solljus och värme utanför atmosfären, vilket minskar mängden som når ytan.

Löftet:

Detta koncept är baserat på de naturfenomen som uppstår i takt med intensiva vulkanutbrott. 1991, utbrottet av Mount Pinatubo i Filippinerna spydde ut gas och aska i stratosfären och distribuerade massmängder av svaveldioxid. Vindar flyttade svaveldioxiden runt jorden i två år, och partiklarna absorberade och reflekterade tillräckligt med solljus för att sänka den globala temperaturen med 1 grad Fahrenheit (0.6 grader Celsius).

Hotet:

Människoskapat SAI är fortfarande ett mycket teoretiskt koncept med få avgörande studier. Denna osäkerhet förvärras bara av okända uppgifter om hur länge injektionsprojekt skulle behöva pågå och vad som händer om (eller när) SAI-projekt misslyckas, avbryts eller saknar finansiering. SAI-projekt har ett potentiellt obegränsat behov när de väl börjar, och kan bli mindre effektiva med tiden. Fysiska återverkningar på atmosfäriska sulfatinjektioner inkluderar risken för surt regn. Som sett med vulkanutbrott reser sulfatpartiklarna runt i världen och kan avsättas i regioner som vanligtvis inte påverkas av sådana kemikalier, förändra ekosystemen och förändra jordens pH. Ett föreslaget alternativ till aerosolsulfat är kalciumkarbonat, en molekyl som förväntas ha en liknande effekt men inte lika många biverkningar som sulfat. Nya modelleringsstudier indikerar dock kalciumkarbonat kan påverka ozonskiktet negativt. Reflektion av inkommande solljus ställer till ytterligare oro för aktiekapitalet. Avsättningen av partiklar, vars ursprung är okänt och möjligt globalt, kan skapa faktiska eller upplevda skillnader som kan förvärra geopolitiska spänningar. Ett SAI-projekt i Sverige sattes på paus 2021 efter att Samerådet, ett representativt organ för urbefolkningen i Sverige, Norge, Finland och Ryssland, delade oro över mänsklig inblandning i klimatet. Det konstaterade rådets vice ordförande Åsa Larsson Blind det samiska folkets värderingar att respektera naturen och dess processer krockade direkt med denna typ av solenergi geoteknik.

Ytbaserad ljusning/albedomodifiering syftar till att öka jordens reflektionsförmåga och minska mängden solstrålning som finns kvar i atmosfären. Istället för att använda kemi eller molekylära metoder, ytbaserad ljusning strävar efter att öka albedon, eller reflektivitet, av jordens yta genom fysiska förändringar av stadsområden, vägar, jordbruksmark, polarområden och havet. Detta kan innefatta att täcka dessa områden med reflekterande material eller växter för att reflektera och omdirigera solljus.

Löftet:

Ytbaserad ljusning förväntas erbjuda direkta kylningsegenskaper på lokal basis - liknande hur ett träds löv kan skugga marken under det. Denna typ av projekt kan genomföras i mindre skala, dvs land till land eller stad till stad. Dessutom kan ytbaserad ljusning kanske hjälpa vända den ökade värmen som många städer och stadskärnor upplever som ett resultat av den urbana öns värmeeffekt.

Hotet:

På en teoretisk och konceptuell nivå verkar ytbaserad ljusning som om den skulle kunna implementeras snabbt och effektivt. Forskningen om albedomodifiering är dock fortfarande tunn och många rapporter indikerar potentialen för okända och röriga effekter. Sådana ansträngningar kommer sannolikt inte att erbjuda en global lösning, men ojämn utveckling av ytbaserad ljusning eller andra metoder för hantering av solstrålning kan ha oönskade och oförutsedda globala effekter på cirkulationen eller vattnets kretslopp. Att ljusna upp ytan i vissa regioner kan ändra regionala temperaturer och ändra rörelsen av partiklar och materia till problematiska slut. Dessutom kan ytbaserad ljusning orsaka orättvis utveckling på lokal eller global skala, vilket ökar potentialen för att förändra maktdynamik.

Marine Cloud Brightening (MCB) använder målmedvetet havsspray för att så lågnivåmoln över havet, vilket uppmuntrar bildandet av en ljusare och tjockare molnlager. Dessa moln hindrar inkommande strålning från att nå marken eller havet nedanför förutom att de reflekterar strålningen tillbaka mot atmosfären.

Löftet:

MCB har potential att sänka temperaturer i regional skala och förhindra korallblekning. Forskning och tidiga tester har sett en viss framgång i Australien, med ett nyligen genomfört projekt vid Stora Barriärrevet. Andra tillämpningar kan inkludera sådd moln över glaciärer för att stoppa havsissmältningen. Den för närvarande föreslagna metoden använder havsvatten, vilket minskar dess påverkan på naturresurser och kan utföras var som helst i världen.

Hotet:

Människans förståelse av MCB är fortfarande mycket osäker. Testerna som har genomförts är begränsade och experimentella, med forskare som efterlyser global eller lokal styrning om etiken i att manipulera dessa ekosystem för att skydda dem. Några av dessa osäkerheter inkluderar frågor om den direkta effekten av kylning och minskat solljus på lokala ekosystem, samt den okända effekten av ökade luftburna partiklar på människors hälsa och infrastruktur. Var och en av dessa skulle bero på sammansättningen av MCB-lösningen, distributionsmetoden och mängden MCB som förväntas. När de fröade molnen rör sig genom vattnets kretslopp kommer vattnet, saltet och andra molekyler att återvända till jorden. Saltavlagringar kan påverka den byggda miljön, inklusive människors bostädergenom att påskynda försämringen. Dessa avlagringar kan också förändra markinnehållet, vilket påverkar näringsämnen och växternas förmåga att växa. Dessa breda farhågor skrapar på ytan av det okända tillsammans med MCB.

Medan SAI, albedomodifiering och MCB arbetar för att reflektera inkommande solstrålning, tittar Cirrus Cloud Thinning (CCT) på att öka utgående strålning. Cirrusmoln absorberar och reflekterar värme, i form av strålning, tillbaka till jorden. Cirrus Cloud Thinning har föreslagits av forskare för att minska värmen som reflekteras av dessa moln och tillåta mer värme att lämna atmosfären, teoretiskt sjunkande temperaturer. Forskare räknar med att tunna ut dessa moln genom spraya molnen med partiklar för att minska deras livslängd och tjocklek.

Löftet:

CCT lovar att sänka den globala temperaturen genom att öka mängden strålning för att fly atmosfären. Aktuell forskning tyder på att detta modifiering kan påskynda vattnets kretslopp, ökande nederbörd och fördelar områden utsatta för torka. Ny forskning indikerar vidare att denna temperatursänkning kan hjälpa långsamt havsis smälter och hjälpa till att underhålla polarisarna. 

Hotet: 

Den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) 2021 rapporterar om klimatförändringar och de fysiska vetenskaperna. att CCT inte förstås väl. Väderförändringar av denna typ kan förändra nederbördsmönster och orsaka okända effekter på ekosystem och jordbruk. De för närvarande föreslagna metoderna för CCT inkluderar att spruta molnen med partiklar. Medan en viss mängd partiklar förväntas bidra till att molnen förtunnas, överinjicering av partiklar kanske så molnen istället. Dessa fröade moln kan hamna tjockare och fånga värme, snarare än att bli tunnare och avge värme. 

Rymdspeglar är en annan metod som forskare har föreslagit för att omdirigera och blockera inkommande solljus. Denna metod föreslår placera mycket reflekterande föremål i rymden för att blockera eller reflektera inkommande solstrålning.

Löftet:

Space speglar förväntas minska mängden strålning kommer in i atmosfären genom att stoppa den innan den når planeten. Detta skulle resultera i att mindre värme kommer in i atmosfären och kyler ner planeten.

Hotet:

Rymdbaserade metoder är mycket teoretiska och åtföljs av en brist på litteratur och empirisk data. Okänt om effekterna av den här typen av projekt är bara en del av de farhågor som många forskare har. Ytterligare bekymmer inkluderar rymdprojektens kostsamma natur, den direkta effekten av att omdirigera strålning innan den når jordytan, den indirekta effekten av att minska eller ta bort stjärnljus för marina djur som lita på himmelsk navigering, potentialen uppsägningsriskoch bristen på internationell rymdstyrning.

Rörelse mot en svalare framtid?

Genom att omdirigera solstrålningen för att sänka planeternas temperaturer, hantering av solstrålning försöker svara på ett symptom på klimatförändringar snarare än att ta itu med problemet direkt. Detta studieområde är fullt av potentiella oavsiktliga konsekvenser. Här är en risk-riskbedömning avgörande för att avgöra om risken med ett projekt är värd risken för planeten eller risken för klimatförändringar innan ett projekt genomförs i stor skala. Potentialen för SRM-projekt att påverka hela planeten visar behovet av att varje riskanalys inkluderar hänsyn till risken för den naturliga miljön, förvärring av geopolitiska spänningar och inverkan på ökande globala orättvisor. Med alla planer på att förändra klimatet i en region, eller planeten som helhet, måste projekt fokusera på hänsyn till rättvisa och intressenternas engagemang.