Планетарний сонцезахисний крем: модифікація сонячної радіації

Порушення геоінженерії клімату. Частина 3

Частина 1: Нескінченні невідомі
Частина 2: Видалення вуглекислого газу з океану
Частина 4: Розгляд етики, справедливості та справедливості

Модифікація сонячного випромінювання (SRM) — це форма кліматичної геоінженерії, яка спрямована на збільшення кількості сонячного світла, відбитого назад у космос, щоб повернути назад потепління планети. Збільшення цієї відбивної здатності зменшує кількість сонячного світла, яке потрапляє в атмосферу та поверхню Землі, штучно охолоджуючи планету. 

Через природні системи Земля відбиває та поглинає сонячне світло, щоб підтримувати температуру та клімат, взаємодіючи з хмарами, частинками в повітрі, водою та іншими поверхнями, включаючи океан. в даний час немає пропонованих природних або розширених природних проектів SRM, тому технології SRM в основному належать до механічної та хімічної категорії. Ці проекти переважно спрямовані на зміну природної взаємодії Землі з Сонцем. Але зменшення кількості сонячного світла, яке досягає суші та океану, потенційно може порушити природні процеси, які залежать від прямого сонячного світла.

Запропоновані механічні та хімічні SRM проекти

Земля має вбудовану систему, яка контролює кількість сонячного випромінювання, яке надходить і виходить. Це відбувається шляхом відбиття та перерозподілу світла й тепла, що допомагає регулювати температуру. Інтерес до механічних і хімічних маніпуляцій цими системами варіюється від вивільнення частинок через стратосферну ін’єкцію аерозолю до створення густіших хмар поблизу океану через освітлення морських хмар.

Впорскування стратосферного аерозолю (SAI) Це цілеспрямоване вивільнення частинок сульфату в повітрі для збільшення відбивної здатності землі, зменшення кількості сонячного світла, яке досягає землі, і тепла, що утримується в атмосфері. Теоретично подібно до використання сонцезахисного крему, сонячна геоінженерія спрямована на перенаправлення частини сонячного світла та тепла за межі атмосфери, зменшуючи кількість, яка досягає поверхні.

Обіцянка:

Ця концепція заснована на природних явищах, які відбуваються в тандемі з інтенсивними вулканічними виверженнями. У 1991 році виверження вулкана Пінатубо на Філіппінах призвело до викиду газу та попелу в стратосферу, розподіляючи масу діоксиду сірки. Вітри переміщували діоксид сірки навколо земної кулі протягом двох років, і частинки поглинали та відбиває достатньо сонячного світла, щоб знизити глобальну температуру на 1 градус Фаренгейта (0.6 градуса Цельсія).

Загроза:

SAI, створений людиною, залишається високотеоретичною концепцією з кількома остаточними дослідженнями. Ця невизначеність лише посилюється невідомими відомостями про те, скільки часу знадобиться для реалізації проектів ін’єкцій і що станеться, якщо (або коли) проекти SAI зазнають невдачі, їх припинять або не вистачає фінансування. Проекти SAI мають потенційно невизначену потребу після їх початку може стати менш ефективним з часом. Фізичні наслідки ін’єкцій сульфату в атмосферу включають можливість кислотних дощів. Як видно з вивержень вулканів, сульфатні частинки подорожують по всьому світу може відкладатися в регіонах, які зазвичай не піддаються впливу таких хімікатів, змінюючи екосистеми та змінюючи pH ґрунту. Запропонованою альтернативою сульфату аерозолю є карбонат кальцію, молекула, яка, як очікується, матиме подібний вплив, але не так багато побічних ефектів, як сульфат. Однак останні дослідження моделювання вказують на карбонат кальцію може негативно впливати на озоновий шар. Відбиття сонячного світла, що надходить, викликає додаткові проблеми щодо рівності. Осадження частинок, походження яких невідоме та можливо глобальне, може створити фактичні чи уявні диспропорції, які можуть погіршити геополітичну напруженість. Проект SAI у Швеції був призупинений у 2021 році після того, як Саамська рада, представницький орган корінного народу саами Швеції, Норвегії, Фінляндії та Росії, поділилася стурбованістю щодо втручання людини в клімат. Про це заявив віце-президент Ради Аса Ларссон Блінд цінності саамського народу щодо поваги до природи та її процесів прямо стикалися із цим типом сонячної геоінженерії.

Поверхневе освітлення/модифікація альбедо має на меті збільшити відбивну здатність землі та зменшити кількість сонячної радіації, яка залишається в атмосфері. Замість використання хімії чи молекулярних методів, поверхневе освітлення прагне збільшити альбедо, або відбивна здатність земної поверхні через фізичні зміни міських територій, доріг, сільськогосподарських угідь, полярних регіонів і океану. Це може включати покриття цих регіонів світловідбиваючими матеріалами або рослинами для відбиття та перенаправлення сонячного світла.

Обіцянка:

Очікується, що поверхневе освітлення забезпечить пряме охолодження на локальній основі – подібно до того, як листя дерева може затінювати землю під ним. Цей тип проекту може бути реалізований у менших масштабах, тобто від країни до країни або від міста до міста. Крім того, поверхневе освітлення може допомогти усунути підвищену спеку, яку відчувають багато міст і міських центрів в результаті теплового ефекту міського острова.

Загроза:

На теоретичному та концептуальному рівнях поверхневе освітлення здається таким, що його можна реалізувати швидко та ефективно. Проте дослідження модифікації альбедо залишаються слабкими, і багато звітів вказують на потенційні невідомі та брудні ефекти. Такі зусилля навряд чи запропонують глобальне рішення, але нерівномірний розвиток поверхневого освітлення або інших методів управління сонячним випромінюванням може мати небажані та непередбачувані глобальні впливи на циркуляцію або кругообіг води. Освітлення поверхні в певних регіонах може змінити регіональні температури та змінити рух частинок і речовини до проблемних цілей. Крім того, поверхневе освітлення може спричинити несправедливий розвиток у локальному чи глобальному масштабі, збільшуючи потенціал для зміни динаміки потужності.

Marine Cloud Brightening (MCB) цілеспрямовано використовує морські бризки, щоб посіяти низькі хмари над океаном, сприяючи формуванню більш яскравий і товстий хмарний шар. Ці хмари перешкоджають надходженню радіації до землі або моря, що знаходиться нижче, а також відображають радіацію назад в атмосферу.

Обіцянка:

MCB має потенціал для зниження температури в регіональному масштабі та запобігання відбілюванню коралів. Дослідження та перші випробування досягли певного успіху в Австралії завдяки недавньому проекту на Великому Бар'єрному рифі. Інші програми можуть включати засівання хмар над льодовиками, щоб зупинити танення морського льоду. Запропонований на даний момент метод використовує океанську морську воду, зменшуючи її вплив на природні ресурси, і його можна застосовувати в будь-якій точці світу.

Загроза:

Людське розуміння MCB залишається дуже невизначеним. Випробування, які були завершені, є обмеженими та експериментальними, з дослідники, які закликають до глобального або місцевого управління про етику маніпулювання цими екосистемами заради їхнього захисту. Деякі з цих невизначеностей включають питання про прямий вплив охолодження та зменшення сонячного світла на місцеві екосистеми, а також про невідомий вплив збільшення часток у повітрі на здоров’я людини та інфраструктуру. Кожен із них залежатиме від складу рішення MCB, методу розгортання та очікуваної кількості MCB. Коли засіяні хмари рухаються через водний цикл, вода, сіль та інші молекули повертатимуться на землю. Відкладення солі можуть впливати на архітектурне середовище, включно з людським житлом, прискорюючи погіршення. Ці відкладення можуть також змінити вміст ґрунту, впливаючи на поживні речовини та здатність рослин рости. Ці широкі проблеми дряпають поверхню невідомого, що супроводжується MCB.

У той час як SAI, модифікація альбедо та MCB працюють, щоб відобразити вхідне сонячне випромінювання, розрідження перистих хмар (CCT) дивиться на збільшення вихідного випромінювання. Перисті хмари поглинають і відбивають тепло, у вигляді радіації, назад на землю. Вчені запропонували розрідження перистоподібних хмар, щоб зменшити тепло, що відбивається цими хмарами, і дозволити більше тепла виходити з атмосфери, теоретично знижуючи температуру. Вчені очікують, що ці хмари розрідяться на обприскування хмар частинками щоб зменшити їх термін служби та товщину.

Обіцянка:

CCT обіцяє знизити глобальну температуру за рахунок збільшення кількості радіації, що виходить з атмосфери. Сучасні дослідження показують, що це модифікація може прискорити кругообіг води, збільшення кількості опадів і сприяння територіям, схильним до посухи. Нове дослідження також показує, що це зниження температури може допомогти повільне танення морського льоду і допомога у збереженні полярних льодових шапок. 

Загроза: 

У доповіді Міжурядової групи експертів зі зміни клімату (IPCC) 2021 року про зміну клімату та фізичні науки зазначено що CCT недостатньо зрозумілий. Зміна погоди такого типу може змінити режим опадів і спричинити невідомий вплив на екосистеми та сільське господарство. Пропоновані на даний момент методи CCT включають розпилення хмар твердими частинками. Хоча очікується, що певна кількість частинок сприятиме розрідженню хмар, надмірне введення частинок натомість може посіяти хмари. Ці зароджені хмари можуть стати густішими та затримувати тепло, а не ставати тоншими та виділяти тепло. 

Космічні дзеркала це ще один метод, запропонований дослідниками для перенаправлення та блокування вхідного сонячного світла. Цей метод передбачає розміщення предметів з високим відбивним світлом у космосі, щоб блокувати або відбивати вхідне сонячне випромінювання.

Обіцянка:

Передбачається наявність космічних дзеркал зменшити кількість радіації входячи в атмосферу, зупиняючи її до того, як вона досягне планети. Це призведе до того, що в атмосферу потраплятиме менше тепла та охолоджуватиме планету.

Загроза:

Космічні методи є високотеоретичними та супроводжуються a відсутність літератури та емпіричні дані. Невідомість про вплив цього типу проекту є лише частиною проблем, які викликають занепокоєння багатьох дослідників. Додаткові проблеми включають дорогий характер космічних проектів, прямий вплив перенаправлення випромінювання до того, як воно досягне земної поверхні, непрямий вплив зменшення або усунення зоряного світла для морських тварин, які покладатися на небесну навігацію, потенціал ризик припинення, а також відсутність міжнародного управління космосом.

Рух у прохолодніше майбутнє?

Перенаправляючи сонячне випромінювання на зниження температури планети, Управління сонячним випромінюванням намагається відповісти на симптом зміни клімату, а не безпосередньо вирішувати проблему. Ця область дослідження рясніє потенційними непередбачуваними наслідками. Тут оцінка ризиків має вирішальне значення, щоб визначити, чи ризик проекту вартий ризику для планети чи ризику зміни клімату перед реалізацією будь-якого великомасштабного проекту. Потенціал для проектів SRM впливати на всю планету свідчить про необхідність будь-якого аналізу ризику включати врахування ризику для природного середовища, загострення геополітичної напруженості та впливу на зростання глобальної несправедливості. У будь-якому плані зміни клімату регіону чи планети в цілому проекти повинні зосереджуватися на міркуваннях справедливості та участі зацікавлених сторін.