Становится все более очевидно, что человечество не способно быстро сократить выбросы углерода в ближайшее время, чтобы предотвратить катастрофическое изменение климата. Но, возможно, есть способы быстро охладить планету, которые дадут нам немного больше времени, чтобы отказаться от ископаемого топлива и остановить глобальное потепление? Все вместе они известны как геоинженерия. И, хотя когда-то одно ее упоминание было табу в научном сообществе, все большее число исследователей проводят компьютерные моделирования и предлагают небольшие эксперименты на открытом воздухе. Даже некоторые законодатели начали обсуждать, какую роль могут сыграть эти технологии.
Что такое геоинженерия?
Традиционно геоинженерия включает в себя две очень разные вещи: как «высасывание» углекислого газа из неба, чтобы атмосфера удерживала меньше тепла, так и отражение большего количества солнечного света от планеты, чтобы предотвратить перегрев Земли.
С первым методом, известным как «удаление углерода» или «технологии с отрицательными выбросами» ученые сейчас в основном согласны. Такие техники придется применять, чтобы избежать опасных уровней потепления планеты. Большинство исследователей уже даже не относит такой метод к геоинженерией. В отличии от второго, более спорного метода, известного как солнечный геоинжиниринг.
Это общий термин, который включает в себя такие идеи, как установка солнцезащитных экранов в космосе или рассеивание микроскопических частиц в воздухе различными способами, чтобы сделать прибрежные облака более отражающими, рассеивать удерживающие тепло перистые облака или рассеивать солнечный свет в стратосфере.
Само слово «геоинженерия» подразумевает технологию планетарного масштаба. Но некоторые исследователи рассматривали возможность проведения подобных экспериментов и технологий локализованными способами, исследуя различные методы, которые могли бы защитить коралловые рифы, леса и ледяные щиты.
Откуда пришла идея геоинженерии?
Вообще, это не самая новая идея. В 1965 году научный консультативный комитет президента Линдона Джонсона предупредил, что, возможно, потребуется увеличить отражательную способность Земли, чтобы компенсировать рост выбросов парниковых газов. Показательно, что в этом первом в истории президентском докладе об угрозе изменения климата идея сокращения выбросов казалась не стоящей упоминания, как отмечает автор Джефф Гуделл в своей книге «Как охладить планету».
Но самая известная форма солнечной геоинженерии включает распыление частиц в стратосферу. Иногда ее называют «стратосферной инъекцией» или «рассеиванием стратосферного аэрозоля». Отчасти потому, что природа уже сама продемонстрировала, что это возможно.
Самым известным примером природной солнечной геоинженерии было извержение вулкана Пинатубо в Филлипинах летом 1991 года. Тогда в атмосферу было выброшено около 20 млн тонн диоксида серы. Отражая солнечный свет обратно в космос, частицы в стратосфере помогли снизить глобальную температуру примерно на 0,5 ° C в течение следующих двух лет.
И, хотя у ученых нет точных данных, огромные извержения вулканов в далеком прошлом имели аналогичные последствия. Известно, что за взрывом горы Тамбора в Индонезии в 1815 году последовал «Год без лета» в 1816 году, мрачный период, который, возможно, помог вдохновить людей на создание двух самых известных и темных существ в литературе — вампиров и чудовища Франкенштейна.
Советского климатолога Михаила Будыко обычно считают первым, кто предположил, что мы можем противодействовать изменению климата, имитируя это вулканическое явление. Он поднял вопрос о возможности сжигания серы в стратосфере в своей публикации в 1974 году.
В последующие десятилетия эта концепция время от времени появлялась в исследовательских статьях и на научных конференциях. Однако она не привлекала особого внимания до конца лета 2006 года, когда Пауль Крутцен, лауреат Нобелевской премии по химии атмосферы, призвал к проведению геоинженерных исследований в своей статье в журнале Climatic Change. Это стало широко обсуждаемым событием, поскольку Крутцен получил Нобелевскую премию за исследования опасностей растущей озоновой дыры, а одним из известных эффектов диоксида серы является разрушение озона.
Другими словами, он считал, что изменение климата представляет собой такую угрозу, что стоит «изучить лекарство», которое он считал «ядом».
Каковы побочные эффекты геоинженерных стратегий?
Ученые предложили всевозможные решения для борьбы с изменением климата, в том числе ряд спорных геоинженерных стратегий.
Среди многих можно выделить несколько.
- Облесение
Суть метода: он позволит орошать пустыни, например, в Австралии и Северной Африке, чтобы посадить миллионы деревьев, которые могут поглощать углекислый газ.
Недостаток: эта растительность также будет притягивать дополнительный солнечный свет. - Искусственный апвеллинг океана
Суть метода: инженеры будут использовать длинные трубы для перекачивания холодной, богатой питательными веществами воды вверх для охлаждения поверхностных вод океана.
Недостаток: если этот процесс когда-либо остановится, это может привести к изменению баланса тепла в океанах и быстрому изменению климата. - Подщелачивание океана
Суть метода: процесс включает в себя сброс извести в океан, чтобы химически увеличить поглощение углекислого газа.
Недостаток: исследования показывают, что от него мало пользы для снижения глобальной температуры. - Удобрение океанов железом
Суть метода: он включает в себя сброс железа в океаны для улучшения роста фотосинтезирующих организмов, способных поглощать углекислый газ.
Недостаток: исследования показывают, что от него мало пользы для снижения глобальной температуры.
- Управление солнечным излучением
Суть метода: это уменьшит количество солнечного света, получаемого Землей, за счет выброса в атмосферу отражающих аэрозолей на основе сульфатов.
Недостаток: углекислый газ все равно будет накапливаться в атмосфере.
Геоинженерия решит проблему использования ископаемых видов топлива?
Нет, хотя идея, что это возможно, определенно является причиной заинтересованности некоторых руководителей энергетических компаний в вопросе геоинженерии. Но даже если это сработает, это даст, в лучшем случае, временную передышку в неравно борьбе с изменением климата.
Кроме того, такой метод мало чем помогает в вопросе устранения других климатических опасностей. Например, когда речь идет о закислении океана или огромного ущерба окружающей среде от добычи и сжигания ископаемых видов топлива. Распространение геоинженерии может и ухудшить другие нарушения в климатической системе. Поэтому это не может полностью решить проблему постоянно растущих выбросов.
Как исследуется геоинженерия?
За годы, прошедшие после публикации статьи Крутцена, все больше исследователей изучали геоинженерию, в основном используя компьютерное моделирование или небольшие лабораторные эксперименты, чтобы выяснить, действительно ли это будет работать, как это можно сделать, какие виды частиц можно использовать и какие побочные эффекты для окружающей среды это может производить.
Компьютерное моделирование последовательно показывает, что это приведет к снижению глобальной температуры, повышению уровня моря и некоторым другим климатическим воздействиям. Но некоторые исследования показали, что высокие дозы определенных частиц могут также повредить защитный озоновый слой, изменить глобальную структуру осадков и снизить рост сельскохозяйственных культур в определенных областях.
Другие исследователи обнаружили, что эти риски можно уменьшить, если не устранить, за счет использования других частиц, помимо диоксида серы, и ограничения масштабов геоинженерии.
Например, химики из Гарварда считают, что это может быть карбонат кальция — мел, известняк, мрамор и ракушки. Это может быть менее вредно для озона и не представляет большой опасности для здоровья. Исследовательская группа Keutsch изучает, как это вещество влияет на хлор и оксиды азота, которые также существуют в стратосфере — в основном из-за антропогенных выбросов — и ускоряют разрушение озона. Ученые считают, что карбонат кальция может помочь снизить уровень этих газов.
И, тем не менее, руководитель гарвардской группы по иследованию охлаждающих планету аэрозолей, профессор Франк Койч, стремится прояснить, что, даже если они смогут «устранить все неопределенности проекта геоинженерии» и он будет успешным, это не означает, что проблема изменения климата будет решена.
Причина очевидна, сказал Койч.
«Это не решает причину», — сказал он. «Итак, когда мы делаем все это и продолжаем выделять CO2 , нам придется помещать все больше и больше частиц в атмосферу, и в какой-то момент это просто станет безумным сценарием, верно?»
В конце концов, единственное устойчиое и верное решение для людей —это изменить свое отношение и поведение. «В любом случае мы должны уменьшить количество „ремиссий“ климата», — заявил он. «Думаю, здесь нет вопросов. И это основа, отправная точка: мы должны сокращать выбросы».
Но никто не станет утверждать, что мы пришли к окончательному ответу на большинство этих вопросов. Исследователи полагают, что нам нужно проделать гораздо больше работы по моделированию, чтобы изучить эти проблемы более подробно. Кроме того, очевидно, что моделирование может рассказать нам не так много, поэтому некоторые предлагают небольшие эксперименты на открытом воздухе.
Кто-нибудь проводил реальные геоинженерные эксперименты?
- В 2009 году российские ученые провели, как считается, первый открытый геоинженерный эксперимент. Они установили генераторы аэрозолей на вертолет и автомобиль и распыляли частицы высотой до 200 метров. В статье, опубликованной в российском журнале «Метеорология и гидрология», ученые заявили, что эксперимент уменьшил количество солнечного света, достигающего поверхности. Однако стоит отметить, что Юрий Израэль, известный климатический скептик был ведущим автором исследования, а также редактором журнала.
- Одна из первых попыток проведения эксперимента, который заранее открыто рекламировался как связанный с геоинженерией, известный как проект SPICE, в конечном итоге была отклонена. Идея заключалась в том, чтобы закачать частицы по трубе на воздушный шар, который рассеет их в стратосфере. Но это предложение вызвало бурную общественную реакцию, особенно после того, как выяснилось, что некоторые исследователи уже подали заявки на патенты на эту технологию.
- Ученые Гарварда (группа Койча) предложили следующий и самый формальный геоинженерный эксперимент на сегодняшний день. Они надеются запустить воздушный шар, оснащенный пропеллерами и датчиками, который распылит крошечное количество карбоната кальция в стратосфере. Затем самолет пролетел бы через шлейф и попытался бы измерить такие показатели, как степень рассеивания частиц, их взаимодействие с другими газами и степень их отражения. Команда уже собрала средства, создала консультативный комитет, заключила контракт с компанией, производящей воздушные шары, и начала разработку необходимого оборудования.
- Между тем, исследователи из Вашингтонского университета в сотрудничестве с Исследовательским центром Xerox в Пало-Альто и другими группами предложили небольшие эксперименты в рамках более крупной исследовательской программы, чтобы узнать больше о потенциале «осветления морских облаков». Идея, впервые высказанная британским физиком Джоном Лэтэмом в 1990 году, заключается в том, что распыление крошечных частиц соли из морской воды на низко расположенные облака над морем может образовывать дополнительные капли, увеличивая площадь поверхности — и, следовательно, отражающую способность — облаков. В настоящее время команда собирает средства для разработки «инструмента исследования физики облаков» и тестирования его путем распыления небольшого количества тумана морской соли где-нибудь у тихоокеанского побережья США.
- По данным Nature, также были предприняты некоторые ранние попытки в других областях геоинженерии, включая более десятка так называемых экспериментов по удобрению железа в открытом океане. Идея заключается в том, что сброс железа в воду будет стимулировать рост фитопланктона, который будет вытягивать углекислый газ из воздуха. Но ученые задаются вопросом, насколько хорошо он работает и какие побочные эффекты такой метод может иметь для экосистемы океана. Группы экологов и другие организации также критиковали первые попытки в этой области, утверждая, что они были реализованы без надлежащего разрешения или научного контроля.
Кто-нибудь на самом деле занимается геоинженерией?
Исследователи подчеркивают, что эти эксперименты не являются настоящей геоинженерией: количество задействованного материала слишком мало, чтобы изменить глобальную температуру. На самом деле сегодня никто не занимается геоинженерией планетарного масштаба, несмотря на различные теории заговора на этот счет.
Конечно, сжигание огромного количества ископаемого топлива — это форма геоинженерии, однако она непреднамеренная, глупая и опасная. Кроме того, загрязнение серой угольных заводов и судов, вероятно, привело к снижению глобальной температуры. И, да, новые правила ООН, требующие, чтобы суда выбрасывали меньше серы, на самом деле могут немного повысить температуру.
Также существует долгая и богатая история попыток США и Китая засеять облака частицами, чтобы увеличить количество снега или осадков. Но результаты очень неоднозначны, и изменение местной погоды — это слишком далеко от попытки изменить всю климатическую систему.
Сколько геоинженерия вызывает споров?
Очень много. У научного сообщества есть реальные опасения по поводу проведения, исследования или даже обсуждения геоинженерии.
Критики утверждают, что открытый разговор о возможности технологического «решения» изменения климата ослабит давление, направленное на устранение основной причины проблемы: рост выбросов парниковых газов. Некоторые считают, что эксперименты на открытом воздухе — это скользкая дорожка. Это может создать стимулы для проведения еще более масштабных экспериментов, а тем временем коллективное решение на счет безопасности геоинженерии еще не принято.
Технология, не знающая национальных границ, также ставит сложные, если не непреодолимые, геополитические вопросы. Кто должен решить, и кто может иметь право голоса, стоит ли продолжать работу по изучению геоинженерии? Как выбрать единую глобальную среднюю температуру, к которой нужно стремиться, ведь она будет влиять на разные страны по-разному? И, если человечество не сможет прийти к единому мнению, может ли такая глобальная работа со множеством вопросов и переменных спровоцировать конфликты и даже войны?
Некоторые утверждают, что возиться с такой сложной системой, как климат, — не забота человека. Или что просто глупо противодействовать одному загрязнителю другим, или пытаться исправить технократический провал технократическим решением.
Почему эти идеи вообще обсуждаются?
Мало кто из серьезных ученых назвал бы себя сторонниками геоинженерии.
Изучающие ее научные сотрудники, исповедуют амбивалентность и открыто признают, что это не лучшее решение проблемы изменения климата. Но они также обеспокоены тем, что общество игнорирует опасные уровни потепления и экстремальных погодных условий, продолжая строить электростанции, автомобили и города, которые будут производить парниковые газы десятилетия. Таким образом, все большее число ученых говорят, что было бы просто безответственно не исследовать то, что потенциально могло бы спасти много-много жизней, а также виды и экосистемы. Но при условии, что работа по сокращению выбросов не будет забыта.
Сторонники геоинженерии осознают опасность, но задаются вопросом — по сравнению с чем? Геоинженерия более опасна, чем голод, наводнения, пожары, вымирание и миграция, вызванные изменением климата — явления, с которыми мы уже сталкиваемся? По мере усугубления этих эффектов общественность и политики могут подумать, что возиться с атмосферой всей планеты — это риск, на который стоит пойти.
Растущие аргументы в пользу геоинженерии
Без каких-либо решительных действий изменение климата может ежегодно к середине этого века убивать около полумиллиона человек из-за голода, наводнений, теплового стресса и человеческих конфликтов. Предотвращение повышения температуры на 2 ° C выше доиндустриального уровня, долгое время считавшееся опасной зоной, которую следует избегать любой ценой, теперь кажется практически невозможным. По данным Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата, это означало бы сокращение выбросов парниковых газов на целых 70 процентов к 2050 году. Это вполне может потребовать разработки технологий, которые могли бы высасывать миллиарды тонн углекислого газа из атмосферы.
Согласно исследованию Лондонского комитета по изменению климата, разница в один или даже два градуса — это еще четверть миллиарда человек без надежного доступа к воде, еще более ста миллионов человек подвержены наводнениям и значительному снижению урожайности во всем мире.
Оценили 2 человека
1 кармы