Зрабі сам у планетарным маштабе

Ад пасадкі лясоў у кантынентальным маштабе да штучнага выклікання ападкаў навукоўцы пачалі прапаноўваць, тэсціраваць, а ў некаторых выпадках і рэалізоўваць буйнамаштабныя геаінжынерныя праекты для радыкальнага пераўтварэння планеты (1). Гэтыя праекты закліканы вырашыць глабальныя праблемы, такія як апустыньванне, засуха ці лішак вуглякіслага газу ў атмасферы, але самі па сабе вельмі праблематычныя.

Апошняя фантастычная ідэя звярнуць назад наступствы глабальнага пацяплення адштурхвае нашу планету на больш далёкую ад Сонца арбіту. У нядаўна які выйшаў кітайскім фантастычным фільме «Блукаючая Зямля» чалавецтва змяняе арбіту Зямлі з дапамогай велізарных рухавікоў, каб пазбегнуць пашырэнні (2).

Ці магчыма нешта падобнае? Спецыялісты займаліся разлікамі, вынікі якіх крыху насцярожваюць. Калі б, напрыклад, выкарыстоўваліся ракетныя рухавікі SpaceX Falcon Heavy, спатрэбілася б 300 мільярдаў "запускаў" на поўную магутнасць, каб вывесці Зямлю на марсіянскую арбіту, у той час як большая частка зямнога рэчыва выкарыстоўвалася б для будаўніцтва і харчавання. Гэта. Крыху больш эфектыўным быў бы іённы рухавік, размешчаны на арбіце вакол Зямлі і нейкім чынам прымацаваны да планеты - ён нібыта выкарыстаў бы 13% масы Зямлі для пераводу астатніх 87% на далейшую арбіту. Дык што, можа быць ? Ён павінен быў бы быць амаль у дваццаць разоў большы за дыяметр Зямлі, а падарожжа на марсіянскую арбіту ўсё роўна заняло б... мільярд гадоў.

2. Кадр з фільма «Блукаючая Зямля»

Таму ўяўляецца, што праект "выштурхоўвання" Зямлі на больш халодную арбіту неабходна адкласці на нявызначаны тэрмін у будучыні. Замест гэтага адзін з праектаў, якія ўжо рэалізуюцца больш чым у адным месцы, будаўніцтва зялёных бар'ераў на вялікіх паверхнях планеты. Яны складаюцца з мясцовай расліннасці і высаджваюцца на ўскраінах пустыняў, каб спыніць далейшае апустыньванне. Дзве самыя вялікія сцены вядомыя пад сваёй англійскай назвай у Кітаі, які на працягу 4500 км спрабуе стрымаць распаўсюджванне пустыні Гобі, а Вялікая зялёная сцяна у Афрыцы (3), да 8 км на мяжы Сахары.

3. Стрымленне Сахары ў Афрыцы

Аднак нават самыя аптымістычныя адзнакі паказваюць, што нам запатрабуецца як мінімум адзін мільярд гектараў дадатковых лясоў, каб стрымаць наступствы глабальнага пацяплення за рахунак нейтралізацыі патрэбнай колькасці CO2. Гэта тэрыторыя памерам з Канаду.

На думку вучоных з Патсдамскага інстытута кліматычных даследаванняў, пасадка дрэў таксама аказвае абмежаваны ўплыў на клімат і выклікае няўпэўненасць у тым, ці з'яўляецца яна эфектыўным сродкам наогул. Энтузіясты геаінжынерыі шукаюць больш радыкальныя шляхі.

Блакаванне сонца шэрай

Тэхніка, прапанаваная шмат гадоў таму распыленне высокасярністых злучэнняў у атмасферы, таксама вядомы пад абрэвіятурай SRM (кіраванне сонечнай радыяцыяй) - гэта прайграванне ўмоў, якія ўзнікаюць пры буйных вулканічных вывяржэннях, якія выкідваюць гэтыя рэчывы ў стратасферу (4). Гэта спрыяе, сярод іншага адукацыя аблокаў і памяншэнне сонечнай радыяцыі, якая дасягае паверхні Зямлі. Навукоўцы даказалі, напрыклад, што ён вялікі Пінатуба на Філіпінах яна прывяла ў 1991 годзе да падзення тэмпературы па ўсёй планеце прыкладна на 0,5 ° С на працягу як мінімум двух гадоў.

4. Дзеянне аэразоляў серы

Фактычна, наша прамысловасць, якая дзесяцігоддзямі выкідвала велізарную колькасць дыяксіду серы ў якасці забруджвальнага рэчыва, ужо даўно спрыяе зніжэнню прапускання сонечнага святла. падлічана, што гэтыя забруджвальнікі ў цеплавым балансе даюць каля 0,4 вата "палягчэнні" для Зямлі на квадратны метр. Аднак забруджванне, якое мы вырабляем вуглякіслым газам і сернай кіслатой, не з'яўляецца пастаянным.

Гэтыя рэчывы не паднімаюцца ў стратасферу, дзе яны маглі б утварыць сталую антисонечную плёнку. Паводле ацэнак даследчыкаў, каб ураўнаважыць эфект канцэнтрацыі ў зямной атмасферы, у стратасферу прыйшлося б запампаваць не менш за 5 млн тон і больш SOXNUMX.₂ і іншыя рэчывы. Прыхільнікі гэтага метаду, такія як Джасцін Макклелан з Aurora Flight Sciences у Масачусэтсе, лічаць, што кошт такой аперацыі складзе каля 10 мільярдаў даляраў у год – сума немалая, але недастатковая, каб назаўжды загубіць чалавецтва.

Нажаль, серны метад мае яшчэ адзін недахоп. Астуджэнне добра працуе ў цяплейшых рэгіёнах. У раёне палюсоў - амаль няма. Так што, як няцяжка здагадацца, працэс раставання льдоў і ўздыму ўзроўня мора такім чынам не спыніць, і пытанне страт ад затаплення нізінных прыбярэжных тэрыторый будзе заставацца рэальнай пагрозай.

Нядаўна навукоўцы з Гарварда правялі эксперымент па ўкараненні слядоў аэразоля на вышыні каля 20 км - недастатковай, каб аказаць істотны ўплыў на стратасферу Зямлі. Іх (SCoPEx) праводзілі балонам. Аэразоль утрымліваў в.і. сульфаты, якія ствараюць смугу, якая адлюстроўвае сонечнае святло. Гэта адзін са шматлікіх геаінжынерных праектаў абмежаванага маштабу, якія выконваюцца на нашай планеце ў дзіўна вялікай колькасці.

Касмічныя парасоны і павелічэнне альбеда Зямлі

Сярод іншых праектаў такога тыпу ідэя прыцягвае ўвагу запуск гіганцкага парасона у касмічную прастору. Гэта абмежавала б колькасць сонечнай радыяцыі, якая трапляе на Зямлю. Гэта ідэя існуе ўжо некалькі дзесяцігоддзяў, але зараз яна знаходзіцца ў стадыі творчага развіцця.

У артыкуле, апублікаваным у 2018 годзе ў часопісе Aerospace Technology and Management, апісваецца праект, які называюць аўтары. У адпаведнасці з ім плануецца размясціць тонкую шырокую стужку з вугляроднага валакна ў пункце Лагранжа, якая з'яўляецца адносна ўстойлівай кропкай у складанай сістэме гравітацыйных узаемадзеянняў паміж Зямлёй, Месяцам і Сонцам. Ліст блакуе толькі невялікую частку сонечнай радыяцыі, але гэтага можа быць дастаткова, каб знізіць глабальную тэмпературу ніжэй за мяжу ў 1,5 ° C, устаноўленага Міжнароднай групай па клімаце.

Яны прадстаўляюць некалькі падобную ідэю вялікія касмічныя люстэркі. Яны былі прапанаваны ў пачатку 1-х астрафізікам Лоўэлам Вудам з Ліверморскай нацыянальнай лабараторыі Лоўрэнса ў Каліфорніі. Каб канцэпцыя была эфектыўнай, адлюстраванне павінна падаць не менш за на 1,6% сонечнага святла, а люстэркі павінны мець плошчу XNUMX млн км².².

Іншыя хочуць блакаваць сонца, стымулюючы і, такім чынам, ужываючы працэс, вядомы як засеў аблокаў. "Насенне" патрэбныя для генерацыі кропель. Натуральна, кроплі вады ўтвараюцца вакол часціц пылу, пылка, марской солі і нават бактэрый. Вядома, што для гэтага можна выкарыстоўваць і такія хімічныя рэчывы, як ёдзістае срэбра ці сухі лёд. Гэта можа здарыцца з тымі ўжо вядомымі і выкарыстоўванымі метадамі. асвятленне і адбельванне аблокаў, прапанаваны фізікам Джонам Латамам у 1990 годзе. Праект Sea Cloud Lightning Project Вашынгтонскага ўніверсітэта ў Сіэтле прапануе дамагчыся які адбельвае эфекту шляхам распылення марской вады на аблокі над акіянам.

Іншыя вядомыя прапановы павелічэнне альбеда Зямлі (гэта значыць стаўленне адлюстраванага выпраменьвання да падальнаму) таксама дастасавальныя для афарбоўкі хат у белы колер, пасадкі яркіх раслін і, магчыма, нават для кладкі адбівалых лістоў у пустыні.

Нядаўна мы апісалі прыёмы паглынання, якія ўваходзяць у геаінжынерны арсенал у "МТ". Яны, як правіла, не глабальнага маштабу, хоць пры павелічэнні іх колькасці наступствы могуць аказацца глабальнымі. Аднак вядуцца пошукі метадаў, якія заслугоўваюць назвы геаінжынерыі. Выдаленне CO₂ з атмасферы можа, на думку некаторых, праходзіць праз пасеў акіянаўякія, у рэшце рэшт, з'яўляюцца адным з асноўных паглынальнікаў вугляроду на нашай планеце, адказным за скарачэнне прыкладна 30% CO₂. Ідэя заключаецца ў тым, каб павысіць іх эфектыўнасць.

Два найбольш важных спосабу - угнаіць мора жалезам і кальцыем. Гэта стымулюе рост фітапланктону, які высмоктвае вуглякіслы газ з атмасферы і дапамагае адкладаць яго на дно. Даданне злучэнняў кальцыю выкліча рэакцыю з CO.₂ ужо раствораны ў акіяне і адукацыя іёнаў бікарбанату, тым самым зніжаючы кіслотнасць акіянаў і робячы іх успрымальнымі да паглынання большай колькасці CO₂.

Ідэі з «Канюшэн Exxon»

Найбуйнейшымі спонсарамі геаінжынерных даследаванняў з'яўляюцца The Heartland Institute, Hoover Institution і American Enterprise Institute – усе яны працуюць на нафтагазавы комплекс. Таму канцэпцыі геаінжынерыі часта падвяргаюцца крытыцы з боку прыхільнікаў скарачэння выкідаў вуглякіслага газу, якія, на іх думку, адцягваюць увагу ад сутнасці праблемы. Акрамя таго ужыванне геаінжынерыі без скарачэння выкідаў робіць чалавецтва залежным ад гэтых метадаў, не вырашаючы рэальнай праблемы.

Нафтавая кампанія ExxonMobil вядомая сваімі смелымі праектамі сусветнага маштабу, якія распрацоўваюцца з 90-х гадоў. Акрамя таго, што ўгнойваць акіяны жалезам і будаваць абарону ад сонца ў космасе за 10 трыльёнаў даляраў, яна таксама прапаноўвала адбельванне паверхні акіяна шляхам нанясення на водную роўнядзь яркіх пластоў, пены, плывучых платформаў ці іншых "адлюстраванняў". Іншы варыянт складаўся ў тым, каб адбуксіраваць арктычныя айсбергі ў ніжэйшыя шыраты, каб беласць лёду адлюстроўвала сонечныя прамяні. Вядома, адразу ж была адзначана небяспека каласальнага павелічэння забруджвання акіянскіх вод, не кажучы ўжо пра вялізныя выдаткі.

Эксперты Exxon таксама прапанавалі выкарыстоўваць вялікія помпы для перамяшчэння вады з-пад антарктычнага марскога лёду, а затым распыляць яе ў атмасферу, каб яна трапляла ў выглядзе часціц снегу або лёду на ледзяны шчыт Усходняй Антарктыкі. Прыхільнікі сцвярджалі, што калі б такім чынам перапампоўвалі тры трыльёны тон за год, то снегу на ледзяным шчыце было б на 0,3 метра больш, аднак з-за вялізных энергазатрат гэты праект больш не згадваўся.

Яшчэ адна ідэя ад "стайняў Exxon" - тонкаплёнкавыя напоўненыя геліем алюмініевыя шары ў стратасферы, размешчаныя на вышыні да 100 км над паверхняй Зямлі, для рассейвання сонечнага святла. Таксама было прапанавана паскорыць цыркуляцыю вады ў сусветным акіяне, рэгулюючы салёнасць некаторых ключавых рэгіёнаў, такіх як Паўночная Атлантыка. Для таго каб воды станавіліся больш салёнымі, лічылася, у тым ліку, захаванне ледзянога шчыта Грэнландыі, што прадухіліла б яго хуткае раставанне. Аднак пабочны эфект астуджэння Паўночнай Атлантыкі прывядзе да астуджэння Еўропы, што ўскладніць выжыванне людзей. Дробязь.

Дадзеныя прадастаўлены Геаінжынерны манітор - Супольны праект Biofuelwatch, ETC Group і Heinrich Boell Foundation - паказвае, што ва ўсім свеце было рэалізавана даволі шмат геаінжынерных праектаў (5). На карце паказаны актыўныя, завершаныя і закінутыя. Падобна, да гэтага часу няма скаардынаванага міжнароднага кіравання гэтай дзейнасцю. Так што гэта не строга глабальная геаінжынерыя. Больш падобна на фурнітуру.

5. Карта геаінжынерных праектаў па дадзеных сайта map.geoengineeringmonitor.org

Большасць праектаў, больш за 190, ужо рэалізаваны. секвестрацыя вугляроду, гэта значыць ўлоўліванне і захоўванне вугляроду (CCS), і прыкладна 80 – ўлоўліванне, выкарыстанне і захоўванне вугляроду (, КУСС). Было рэалізавана 35 праектаў па ўгнаенні акіяна і больш за 20 праектаў па запампоўцы стратасфернага аэразоля (SAI). У спісе Geoengineering Monitor мы таксама знаходзім некаторыя дзеянні, злучаныя з аблокамі. Найбольшая колькасць праектаў была створана для мадыфікацыі надвор'я. Даныя паказваюць, што было 222 дзеянні, звязаныя з павелічэннем колькасці ападкаў, і 71 дзеянне, звязанае з іх памяншэннем.

Навукоўцы працягваюць спрачацца

Увесь час энтузіязм ініцыятараў засваення кліматычных, атмасферных і акіянічных з'яў у глабальным маштабе выклікае пытанні: ці сапраўды мы ведаем дастаткова, каб без страху прысвяціць сябе геаінжынерыі? Што, калі, напрыклад, буйнамаштабны пасеў аблокаў зменіць струмень вады і затрымае сезон дажджоў у Паўднёваўсходняй Азіі? А што з пасевамі рысу? Што, калі, напрыклад, скід тон жалеза ў акіян знішчыць папуляцыю рыб уздоўж узбярэжжа Чылі?

у акіяне, упершыню рэалізаваная ля берагоў Брытанскай Калумбіі ў Паўночнай Амерыцы ў 2012 годзе, хутка прывяла да негатыўных наступстваў у выглядзе маштабнага цвіцення багавіння. Раней, у 2008 годзе, 191 краіна ААН адобрыла забарону на ўгнаенне акіяна, асцерагаючыся невядомых пабочных эфектаў, магчымых мадыфікацый харчовага ланцуга або ўтварэння абласцей з нізкім утрыманнем кіслароду ў вадаёмах. У кастрычніку 2018 года больш за сто НДА асудзілі геаінжынерыю як «небяспечную, непатрэбную і несправядлівую».

Як і ў выпадку з медыцынскім лячэннем і шматлікімі лекамі, геаінжынерыя правакуе пабочныя эфектышто, у сваю чаргу, запатрабуе асобных мер па іх прадухіленні. Як адзначыў Брэд Пламер у Washington Post, калі геаінжынерныя праекты пачаліся, іх цяжка спыніць. Калі, напрыклад, мы перастанем распыляць у атмасферу якія адлюстроўваюць часціцы, Зямля пачне вельмі хутка награвацца. А раптоўныя значна горшыя за марудныя.

Нядаўняе даследаванне, апублікаванае ў Часопісе геафізічных даследаванняў, ясна паказвае гэта. Яго аўтары ўпершыню выкарыстоўвалі адзінаццаць кліматычных мадэляў, каб прадказаць, што можа адбыцца, калі свет прыменіць сонечную геаінжынерыю, каб кампенсаваць штогадовае павелічэнне глабальных выкідаў вуглякіслага газу на адзін працэнт. Добрая навіна заключаецца ў тым, што мадэль можа стабілізаваць глабальную тэмпературу, але падобна, што калі б геаінжынерыя была спынена, як толькі гэта было б дасягнута, адбыліся б катастрафічныя скокі тэмпературы.

Эксперты таксама асцерагаюцца, што найбольш папулярны геаінжынерны праект – выкачка ў атмасферу дыяксіду серы – можа паставіць пад пагрозу некаторыя рэгіёны. Прыхільнікі такіх дзеянняў выступаюць супраць. Даследаванне, апублікаванае ў часопісе Nature Climate Change у сакавіку 2019 года, запэўнівае, што негатыўныя наступствы такіх праектаў будуць вельмі абмежаванымі. Суаўтар даследавання, праф. Дэвід Кіт з Гарварда, спецыяліст па інжынерыі і дзяржаўнай палітыцы, кажа, што навукоўцы не павінны проста дакранацца да геаінжынерыі, асабліва сонечнай.

- - Ён сказаў. -

Артыкул Кіта ўжо падвергнуўся крытыцы з боку тых, хто асцерагаецца, што навукоўцы пераацэньваюць існуючыя тэхналогіі, а іх аптымізм у дачыненні да метадаў геаінжынерыі можа адбіць у грамадства паляванне прыкладаць намаганні па скарачэнні выкідаў парніковых газаў.

Ёсць шмат даследаванняў, якія паказваюць, наколькі расчаравальным можа быць прымяненне геаінжынерыі. У 1991 годзе ў высокія пласты атмасферы было выкінута 20 мегатон дыяксіду серы, і ўся планета пакрылася пластом сульфату, які адлюстроўвае вялікую колькасць бачнага святла. Зямля астудзілася прыкладна на паўградуса па Цэльсіі. Але праз некалькі гадоў сульфаты выпалі з атмасферы, і змена клімату вярнулася да старога, трывожнага ходу.

Цікава, што ў прыглушаным, больш прахалодным свеце пасля Пінатуба расліны, здавалася, адчувалі сябе добра. Асабліва лясы. Адно даследаванне паказала, што ў сонечныя дні 1992 года фотасінтэз у лесе Масачусэтса павялічыўся на 23% у параўнанні з перыядам да вывяржэння. Гэта пацвердзіла гіпотэзу аб тым, што геаінжынерыя не пагражае сельскай гаспадарцы. Аднак больш падрабязныя даследаванні паказалі, што пасля вывяржэння вулкана сусветныя ўраджаі кукурузы ўпалі на 9,3, 4,8%, а пшаніцы, соі і рысу - на XNUMX, XNUMX%.

І гэта павінна астудзіць прыхільнікаў глабальнага пахаладання зямнога шара.