Pieaugošais ģeoinženierijas piemērs

Tatsuro Kiuči

Deivids Mičels iebrauc Tuksneša pētniecības institūta, Nevadas Universitātes vides zinātnes priekšposteņa, autostāvvietā, kas atrodas sausos sarkanajos pakalnos virs Reno. Universitātes pilsētiņa skatās pāri centra kazino virsotnēm uz sniegotajiem priežu riekstu kalniem. Šorīt spalvu mākoņi velk garas līnijas virs diapazona.

Mičels, slaids, maigas atmosfēras fiziķis, uzskata, ka šie aukstie mākoņi troposfēras augšdaļā var piedāvāt vienu no mūsu labākajiem rezerves plāniem cīņai pret klimata pārmaiņām. Sīkie ledus kristāli spalvu mākoņos raida termisko starojumu atpakaļ pret zemes virsmu, aizturot siltumu kā sega vai, konkrētāk, kā oglekļa dioksīdu. Bet Mičels, institūta asociētais pētniecības profesors, domā, ka varētu būt veids, kā novērst šo mākoņu ietekmi.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2017. gada maija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Tas darbotos šādi: ziemas mēnešos lielu bezpilota lidaparātu flotes šķērsotu zemeslodes augšējos platuma grādus, katru gadu apkaisot debesis ar tonnām īpaši smalku putekļiem līdzīgu materiālu. Ja Mičelam ir taisnība, tas radītu lielākus ledus kristālus nekā parasti, radot plānākus spalvu mākoņus, kas izkliedējas ātrāk. Tas ļautu vairāk starojuma kosmosā, atdzesējot zemi, saka Mičels. Pietiekami plašā mērogā šī mākoņu sēšana varētu pazemināt globālo temperatūru pat par 1,4 °C, kas ir vairāk nekā planēta ir sasilusi kopš rūpnieciskās revolūcijas. atsevišķs Jēlas pētījums .

Joprojām ir lieli jautājumi par to, vai tas patiešām darbosies, kādas kaitīgas blakusparādības varētu rasties un vai pasaulei vajadzētu riskēt izmantot rīku, kas varētu mainīt visu klimatu. Patiešām, ieteikums, ka mums vajadzētu uzticēt globālo termostatu lidojošu robotu armādai, daudziem šķitīs absurds. Bet patiesais jautājums ir: absurds salīdzinājumā ar ko?

Bez jebkāda veida krasām darbībām klimata pārmaiņas varētu nogalināt aptuveni pusmiljons cilvēku gadā līdz šī gadsimta vidum caur badu, plūdiem, karstuma stresu un cilvēku konfliktiem. Tagad šķiet gandrīz neiespējami novērst temperatūras paaugstināšanos par 2 °C virs pirmsindustriālā laikmeta līmeņa, kas ilgu laiku tika uzskatīts par bīstamo zonu, no kuras būtu jāizvairās par katru cenu. Tas nozīmētu siltumnīcefekta gāzu emisiju samazināšanu pat par 70 procentiem līdz 2050. gadam, un, iespējams, būs jāizstrādā tehnoloģijas, kas varētu izsūkt no atmosfēras miljardiem tonnu oglekļa dioksīda, norāda ANO Klimata pārmaiņu starpvaldību padome. Bet augošs ķermenis no pētījumiem liecina, ka mums, iespējams, nebūs laika vai tehnoloģiju, lai to paveiktu. Jo īpaši, pat ja katra valsts ievēro saistības, ko tā uzņēmusies saskaņā ar politiski ambiciozajiem Parīzes klimata nolīgumiem, globālā temperatūra joprojām varētu pieaugt vairāk nekā 5 °C līdz 2100. gadam .

Ikviens skatās uz diviem grādiem, bet man tas ir īsts sapnis, saka Daniels Šrags, Hārvardas Universitātes Vides centra direktors, kurš bija viens no prezidenta Obamas labākajiem padomniekiem klimata pārmaiņu jautājumos. Es baidos, ka mums paveiksies izbēgt no četriem, un es vēlos pārliecināties, ka neviens nekad neredzēs sešus.

Atšķirība starp diviem un četriem grādiem ir vēl viens ceturtdaļmiljards cilvēku bez drošas piekļuves ūdenim, vairāk nekā simts miljoni cilvēku vairāk pakļauti plūdiem, kā arī masveida ražas samazināšanās visā pasaulē. mācības Klimata pārmaiņu komiteja, Londonā bāzēta zinātniska grupa, kas izveidota, lai konsultētu Apvienotās Karalistes valdību (skatīt tālāk).

Bez kaut kādas krasas darbības klimata pārmaiņas līdz šī gadsimta vidum katru gadu varētu nogalināt pusmiljonu cilvēku.

Ideja, ka mēs varētu novērst šīs briesmas, pārveidojot pašu klimatu, paņēmienus, kas kopīgi saukti par ģeoinženieriju, no zinātnes robežām sāka parādīties apmēram pirms desmit gadiem (skatiet Ģeoinženierijas gambītu). Tagad idejas virzība uzplaukst: arvien drūmākas klimata prognozes ir pārliecinājušas arvien lielāku skaitu zinātnieku, ka ir laiks sākt veikt eksperimentus, lai noskaidrotu, kas varētu darboties. Turklāt iespaidīgs iestāžu saraksts, tostarp Hārvardas Universitāte, Kārnegi padome , un Kalifornijas Universitāte, Losandželosa , ir nesen izveidojušas pētniecības iniciatīvas.

Tikai daži nopietni zinātnieki apgalvotu, ka mums drīzumā vajadzētu sākt ieviest ģeoinženieru. Taču, laikam ejot, ir obligāti jāizpēta jebkura iespēja, kas varētu atvilkt pasauli no katastrofas sliekšņa, saka Džeina Longa, bijusī Lorensa Livermoras Nacionālās laboratorijas asociētā direktore. Es īsti nezinu, kāda ir atbilde, viņa saka. Bet es uzskatu, ka mums ir jāsaka, kas ir patiesība, un patiesība ir tāda, ka mums tā varētu būt vajadzīga.

Sapņi par putekļiem

Mičels strādā nelielā, kvadrātveida birojā Tuksneša pētniecības institūta augšējā stāvā. Uz viņa rakstāmgalda drūzmējas zinātnisku rakstu kaudzes; žurnāli un saistvielas iepako viņa grāmatu plauktu. Smalku ledus kristālu tuvplāna attēli karājas uz ziņojumu dēļa virs viņa datora monitora.

2005. gada pavasarī Sabata laikā Nacionālajā atmosfēras pētījumu centrā Boulderā, Kolorādo, Mičels sāka pētīt, kā ledus kristālu izmērs ietekmē spalvu mākoņus un klimata sistēmu. Viņš un viņa kolēģi atrasts ka lielāki kristāli, kas mēdz veidoties putekļu daļiņu klātbūtnē, radīja mazāk un plānākus spalvu mākoņus.

Šis punkts iestrēga Mičela smadzenēs. Kādu rītu neilgi pēc atgriešanās Nevadā viņam bija sapnis, kurā šis ieskats pārvērtās par klimata inženierijas shēmu. Viņš pamodās, domādams, vai apzināti putekļu pievienošana apgabalos, kur veidojas šie mākoņi, radītu šos lielākos ledus kristālus, samazinot cirrus pārklājumu un izdalot vairāk siltuma kosmosā.

280 miljoni

vairāk cilvēku, kuriem nav pieejams pietiekams ūdens

120 miljoni

vairāk cilvēku, kas pakļauti lieliem upju plūdiem

12 miljoni

vairāk cilvēku ir pakļauti piekrastes plūdiem

24%

kukurūzas ražības samazināšanās pasaulē

Lai gan viņam bija nopietni iebildumi pret ģeoinženieru, viņš nolēma izpētīt šo ideju. 2009. gadā viņš kopā ar kolēģi publicēja a papīrs liek domāt, ka spalvu mākoņu sēšana ar sīkām bismuta trijodīda daļiņām, neorganiskam savienojumam, kas var sadalīties vajadzīgajā submikrometra lielumā, var būtiski kompensēt klimata pārmaiņas. Pavisam nesen Mičels lēsa, ka ik gadu būtu nepieciešamas aptuveni 160 tonnas šī materiāla, lai mākoņu iesēšana apgabalos, kurus viņš plāno, izmaksājot aptuveni 6 miljonus USD.

8%

vasaras kviešu ražas kritums

3. 4%

augu sugu zaudē pusi no piemērotās dzīvotnes

divdesmitviens%

zīdītāju sugas zaudē savu dzīvotni

Ne visi piekrīt, ka priekšlikums darbosies. 2013. gada papīrs Zinātne MIT atmosfēras zinātnieks Dens Čičo (Dan Cziczo) vadībā secināja, ka ledus kristālu veidošanās ap putekļiem, kas pazīstama kā neviendabīga ledus kodola veidošanās, jau ir dominējošais mehānisms, kas rada spalvu mākoņus. Tas varētu nozīmēt, ka, pievienojot vairāk putekļu, tiktu radīti biezāki mākoņi, kas aiztur vairāk siltuma. Cziczo apgalvo, ka lielākā problēma ar ideju ir tā, ka mākoņi ir vismazāk saprotamā klimata sistēmas daļa. Viņš saka, ka mums nav gandrīz pietiekami daudz zināšanu par mākoņu mikrofiziku vai pietiekami precīziem mērījumiem, lai šādā veidā precīzi manipulētu ar klimatu.

Taču jaunākie Mičela pētījumi, kas balstīti uz NASA Calipso satelīta ledus kristālu koncentrācijas novērojumiem, ir vēl vairāk pārliecinājuši viņu, ka mākoņu sēšana var darboties, ja vien tā tiek veikta reģionos, kur spalvu mākoņi veidojas galvenokārt bez putekļu daļiņām. Uz sava biroja monitora Mičels izvelk lapu ar kartēm no papīra, ko viņš februāra beigās prezentēja Nacionālajā atmosfēras pētījumu centrā. Vidējos platuma grādos dominē tumši un gaiši zili punkti, kas attēlo Cziczo neviendabīgos mākoņus, aptverot lielu daļu Dienvidamerikas un Āfrikas. Taču augstākos platuma grādus klāj sarkani, dzelteni, oranži un zaļi punktiņi, kas norāda, kādus mākoņus Mičels domā.

Satelītattēli liecina, ka ļoti aukstos un mitros apstākļos stabu virzienā un īpaši ziemā sīki ledus kristāli var veidoties paši, spontāni, bez putekļiem. Tas liek domāt, ka mākoņu sēšana varētu darboties, ja tā šajos mēnešos ir paredzēta šiem apgabaliem. Mičels pat domā, ka ir izdomājis veidu, kā likt dabai veikt lauka eksperimentu, lai pārbaudītu viņa teoriju. Pavasarī un ziemā spēcīgi vēji regulāri saceļ lielas putekļu vētras Mongolijas tuksnešos un Ķīnas rietumu malā. Smalkās daļiņas pūš pāri Klusajam okeānam un nonāk atmosfēras vilnī, kas ripo pāri Klinšu kalniem.

Ja Mičelam ir taisnība, putekļiem vajadzētu veicināt plānāku spalvu mākoņu veidošanos apgabalā, kur citkārt dominē biezāks mākoņu veids. Šo parādību nevarēja pienācīgi novērot — līdz pagājušā gada beigām, kad Nacionālā okeāna un atmosfēras pārvalde palaida satelītu, kas aprīkots ar vienu no jaudīgākajām attēlveidošanas tehnoloģijām, kas jebkad ir palaists kosmosā, kā arī sensoriem, kas var izmērīt mākoņu temperatūru. . Satelītam vajadzētu spēt precīzi tvert to, kas notiek, kad putekļi brauc pāri Klinšu kalniem, atklājot smalkās mākoņu mikrofizikas izmaiņas.

Mitchell pagājušajā gadā iesniedza NOAA izpētes priekšlikumu, lūdzot aģentūru izmantot satelītu šādu novērojumu veikšanai. Viņš zina, ka tas ir tālu, jo īpaši ņemot vērā Trampa administrācijas centienus samazināt finansējumu klimata zinātnei. Bet, ja NOAA piekrīt, tests varētu piešķirt nozīmi viņa teorijai vai, protams, pretrunā tai.

Vēl ātrāk vajadzētu notikt vēl vienam āra ģeoinženierijas eksperimentam.

Nākamajā gadā līdz šim laikam Hārvardas profesori Deivids Kīts un Frenks Keičs cer palaist augstkalnu balonu no vietas Tuksonā, Arizonā. Tas iezīmēs pētniecības projekta sākumu, lai izpētītu tādas pieejas iespējamību un riskus, kas pazīstama kā saules starojuma pārvaldība. Pamatideja ir tāda, ka materiālu izsmidzināšana stratosfērā varētu palīdzēt atstarot vairāk siltuma atpakaļ kosmosā, atdarinot dabisku dzesēšanas fenomenu, kas rodas pēc tam, kad vulkāni debesīs izplata desmitiem miljonu tonnu sēra dioksīda (skat. Lēts un vienkāršs plāns globālās globālās apturēšanai sasilšana).

Zinātnieki parasti uzskata, ka šī tehnika atvieglotu temperatūru, taču aktuāls ir jautājums: ko vēl tas darīs? Proti, arī vulkānu izvirdumi ir ievērojami mainīti nokrišņu modeļi noteiktos apgabalos, un ir zināms, ka sēra dioksīds noārda aizsargājošo ozona slāni.

Visticamākie klimata scenāriji ilgākā laika posmā ir postoši nākamajām paaudzēm, absolūti postoši.

Kīts ir veicis plašu klimata modelēšanu, lai noskaidrotu, vai citi materiāli, tostarp alumīnija oksīds, dimanta putekļi un kalcija karbonāts, varētu neitrāli vai pat pozitīvi ietekmēt ozonu. Sarunā savā birojā Hārvardā viņš uzsvēra, ka eksperimenti nebūtu ģeoinženierijas pārbaude. Bet tie ļautu viņa grupai pakļaut savus modeļus reālās pasaules datiem, atklājot vairāk par attiecīgo stratosfēras fiziku un ķīmiju. Teorija vien nepasaka, kas notiks atmosfērā, saka Kīts. Jūs varat sevi apmānīt, ja neizejat un neveicat tiešus mērījumus.

Kīts jau ir uzsācis projektēšanas darbus ar balonu kompāniju World View Enterprises, kā arī diskusijas par atbilstošu caurspīdīgumu un pārraudzību šādiem āra eksperimentiem. Pirmajos lidojumos tiktu pārbaudīta gaisa balona pamatdarbība, kas būtu piesiets pie gondolas, kas aprīkota ar dzenskrūvēm, smidzinātājiem un sensoriem. Bet galu galā eksperiments ietvers smalku materiālu, iespējams, kalcija karbonāta, izdalīšanos stratosfērā. Pēc tam balons izsekotu šai pēdai pretējā virzienā, ļaujot sensoriem izmērīt, cik labi daļiņas izkliedē saules gaismu, vai tās saplūst vai izkliedējas un kā tās mijiedarbojas ar ozona prekursoriem.

Nezināmie nezināmie

Pilna mēroga ģeoinženierija neizbēgami būtu saistīta ar zināmu riska līmeni. Visticamāk, mēs saskarsimies ar briesmīgu izvēli starp pieņemt skaidrus klimata pārmaiņu draudus un riskēt ar ģeoinženierijas nezināmajiem. Alans Roboks , vides zinātņu profesors no Rutgers, ir publicējis a sarakstu 27 riski un bažas, ko rada tehnoloģija, tostarp tās potenciāls noārdīt ozona slāni un samazināt nokrišņu daudzumu Āfrikā un Āzijā.

Galu galā Roboks uztraucas, ka ģeoinženierija vienkārši var būt pārāk riskanta, lai to kādreiz mēģinātu. Mēs nezinām to, ko nezinām, viņš saka. Vai šai sarežģītajai tehniskajai sistēmai mums vajadzētu uzticēties vienīgajai planētai, kurai ir saprātīga dzīvība? MIT Cziczo ir strupāks. Mēs zinām, ka problēma ir siltumnīcefekta gāzēs, tāpēc risinājums ir siltumnīcefekta gāzu likvidēšana, viņš saka. Jūs nemēģināt darīt kaut ko tādu, ko mēs pilnībā nesaprotam.

Atrunas, kas saistītas ar ģeoinženierijas pētījumiem, bija pilnībā redzamas marta beigās, kad desmitiem ievērojamu klimata un sociālo zinātnieku pulcējās Kārnegi Starptautiskā miera fondā Vašingtonā, lai apmeklētu ASV Saules ģeoinženierijas pētījumu forumu. Runātāji uzsvēra garu sarakstu ar neatbildētiem un, iespējams, neatbildamiem jautājumiem par starptautisko pārvaldību: Kurš var izlemt, kad nospiest sprūdu? Kā noteikt pareizu vidējo temperatūru, ja vienas un tās pašas dažādas valstis ietekmēs ievērojami atšķirīgi? Vai viena valsts var būt atbildīga par tās ģeoinženierijas shēmas negatīvo ietekmi uz citas valsts laikapstākļiem? Vai šos rīkus varētu izmantot, lai apzināti uzbruktu kaimiņvalstij? Un vai konflikti par šiem jautājumiem var kļūt par karu?

Es vēl neesmu dzirdējis nevienu nākotnes saules ģeoinženierijas pasaules aprakstu, kas man izklausītos kaut kas cits kā distopisks vai ļoti nereāls, sacīja Roza Kērnsa, Saseksas universitātes pētniece, kas pievienojās rīta diskusijai no Anglijas, izmantojot Skype.

Saistīts stāsts

Lasiet tālāk Apzināti konstruēt Zemes atmosfēru, lai kompensētu temperatūras paaugstināšanos, varētu būt daudz efektīvāk, nekā jūs varētu iedomāties, saka Deivids Kīts. Bet vai tā ir laba ideja?

Bet Hārvarda Šrāgs apgalvoja pretējo : ka drausmīgākā nākotnes versija var būt tāda, kurā ģeoinženierija nekad netiek izstrādāta vai ieviesta. Es nedomāju, ka cilvēki saprot, pret ko mēs saskaramies ar klimatu, viņš teica. Visticamākie klimata scenāriji ilgākā laika posmā ir postoši nākamajām paaudzēm, absolūti postoši.

Skatot slaidus, kas akcentēja dramatisko jūras ledus zudumu Arktikā un Antarktikā pēdējos mēnešos, Šrags uzsvēra, ka klimata pārmaiņas jau tagad rada redzamas sekas ātrāk, nekā kāds gaidīja. Viņš piebilda, ka ir grūti paredzēt jebkuru scenāriju, kurā mēs varētu pietiekami ātri samazināt siltumnīcefekta gāzu līmeni, lai izvairītos no daudz sliktākām briesmām: daudzums, ko jau esam izlaiduši, visticamāk, bloķēs citu sasilšanas pakāpi, pat ja mēs rīt apturēsim emisijas. .

Viņaprāt, šīs smagās realitātes nozīmē, ka mums ir jāmēģina atbildēt uz sarežģītajiem jautājumiem, ko uzdod ģeoinženierija. Viņš teica, ka visos gadījumos, ko esmu redzējis, tas joprojām ir labāks par alternatīvu ļaut klimatam sasilt. Ņemot vērā pasaules trajektoriju un emisiju samazināšanas grūtības, tas mums patiešām ir jāsaprot.

Baiļu spēks

Lielāko savas karjeras daļu Mičels bija pret ģeoinženieru. Ideja par to, ka cilvēcei vajadzētu ķerties pie smalki noregulētās klimata sistēmas, viņam šķita neiespējami augstprātīga. Taču tāpat kā citi pētnieki, kuri gadu desmitiem ilgi skatījās uz arvien biedējošākām prognozēm, kamēr pasaule ignorēja skaļākos brīdinājumus, ko zinātnieki prata izklausīties, viņš negribīgi mainīja savu viedokli.

Var paiet gadu desmitiem, lai uzzinātu, kuras ģeoinženierijas metodes varētu darboties, vai var samazināt vides blakusparādības un vai tas galu galā ir pārāk bīstami izmēģināt. Jo ilgāk gaidīsim, lai sāktu nopietnu izpēti, jo lielāks ir risks, ka pēkšņu klimata satricinājumu gadījumā mēs izmantosim nedrošu rīku vai arī tā nebūs, kad tas būs vajadzīgs. Un neviens īsti nezina, kad tas varētu būt.

Mičels saka: Klimata inženierijas nepieciešamība varētu rasties ātrāk, nekā mēs saprotam.

paslēpties