7 Minutės
Aplink planetą atspindinčių dalelių purškimas į Žemės viršutinę atmosferą — idėja, žinoma kaip stratosferinė aerozolių injekcija (SAI) — vėl pasirodė diskusijose kaip provokuojantis būdas greitai atvėsinti klimatą. Tačiau nauja Kolumbijos universiteto aerosolų tyrėjų analizė rodo, kad tai nėra paprastas sprendimas: realios pasaulio fizikos dėsniai, gamybos apribojimai ir geopolitiniai veiksniai daro SAI rizikingu, techniškai sudėtingu ir praktiškai neįgyvendinamu tokio masto, kokį dažnai įsivaizduoja.
Kodėl mokslininkai iš viso svarstė „patamsėjimą“
SAI koncepcija remiasi pažįstamu gamtos eksperimentu: didelės ugnikalnių išsiveržimų metu sulfato aerozoliai pakylami į stratosferą ir laikinai sumažina globalią temperatūrą, sklaidydami Saulės šviesą atgal į kosmosą. Toks ugnikalnių sukeltas atvėsimas, pastebėtas po išsiveržimų, pavyzdžiui, 1991 m. Mauno Pinatubo, paskatino dalį tyrėjų manyti, kad kruopščiai kontroliuojamos aerozolių injekcijos galėtų kompensuoti žmogaus veiklos sukeltą šilimą.
Kompiuteriniai klimato modeliai parodė, kad idealizuotomis sąlygomis stratosferos sėklinimas atspindinčiomis dalelėmis galėtų sumažinti globalinį vidutinį temperatūros lygį. Tačiau spąstai slypi prielaidose: modeliai dažniausiai prielaida, kad egzistuoja „ideali“ dalelė, paleidžiama tiksliai ten, kur reikia, ir tiksliai tinkamu ritmu. Kai tyrėjai ėmėsi išnagrinėti logistiką ir techninius reikalavimus, reikalingus tokiems idealizuotiems scenarijams paversti operaciniu programu, jie atskleidė daug sunkiai įveikiamų ribų.
Nuo modelių prie realybės: griežtos ribos ir sudėtinga fizika
„Yra daugybė dalykų, kurie galėtų nutikti bandant tai įgyvendinti — ir mes tvirtiname, kad galimų rezultatų spektras yra gerokai platesnis nei manyta iki šiol,“ sako V. Faye McNeill, atmosferos chemikė ir aerozolių specialistė Kolumbijos universitete. Analizę vadovavusi aerosolų mokslininkė Miranda Hack priduria, kad medžiagos, tiekimo grandinės ir dalelių elgsena buvo per mažai įvertintos daugelyje ankstesnių tyrimų.
Viena svarbi techninė dilema yra dalelių dydis ir jų elgsena. Kad aerozoliai efektyviai sklaidytų Saulės spindulius, jie turi būti tam tikro siauro dydžio intervale — dažniausiai submikroniniai. Tačiau tokiame skalės intervale daug mineralinių dalelių linkusios koaguliuotis, kitaip sakant, sušokti į didesnius agregatus, kurie ženkliai prastina atspindį. Tokie fizikinės chemijos reiškiniai mažina vėsinantį poveikį vienam masės vienetui ir keičia dalelių buvimo laiką stratosferoje, o tai savo ruožtu veikia programos efektyvumą ir trukmę.
Tie patys procesai komplikuoja ir projektavimą: submikroninių dalelių gamyba, frakcionavimas ir stabilizavimas reikalauja specifinių medžiagų, dispersantų ir energijos sąnaudų. Be to, atmosferinės dinamikos netolygumai — vėjai, vertikalūs srautai ir skirtingų latitudžių cirkuliacijos modeliai — dar labiau pažeidžia modelių idealizacijas. Kitaip tariant, kai teoriniai modeliai prielaida ‚ideali dispersija‘ tampa realiomis oro srovėmis ir cheminėmis reakcijomis, rezultatai gali skirtis nuo laukto.
Taip pat svarbu ir paleidimo aukštis. Pateikimas aukščiau stratosferoje prailgina dalelių buvimo laiką, tačiau tuo pat metu padidina riziką chemiškai pažeisti poliarinį ozono sluoksnį. Injekcija vidutinėse platumose gali perskirstyti šilumą taip, kad pasikeistų regioniniai klimato modeliai — tai gali paveikti kritulių pasiskirstymą, monsunų ciklus ir poliarinius šilumos perkėlimus. Trumpai tariant: vieta, kurioje įleidžiamos dalelės, yra tokia pat svarbi kaip ir medžiaga, kurią įleidžiate.
Diagrama, iliustruojanti, kaip turėtų veikti SAI. Aukšto aukščio balionai (čia vaizduojami) buvo svarstomi kartu su orlaiviais kaip metodas aerozoliams tiekti į stratosferą, kad būtų atspindimi Saulės spinduliai. (Hughhunt/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0)
Medžiagų trūkumas ir įtemptos tiekimo grandinės
Daugelio SAI studijų akloji dėmė — prielaida, kad reikalingos medžiagos yra gausios ir lengvai pagaminamos. Kai kurie pasiūlymai netgi svajojo apie egzotines parinktis, pavyzdžiui, deimantų ar cirkonio dulkes, dėl jų didelio atspindžio. Tačiau Kolumbijos komanda atkreipia dėmesį, kad metinė aerozolių medžiagos masė, reikalinga kai kuriems SAI scenarijams, galėtų būti lygi ar viršyti dabartinę tų mineralų pasaulinę gamybą. Praktikoje tai daro tokias medžiagas nerealiomis plataus masto programoms.
Dažnesni kandidatai — sieros junginiai arba kalkakmenio (gipso ar kalkių) produktai — yra gausesni, tačiau gamyba, apdorojimas ir transportas tokiu mastu, kokio reikalautų nuolatinės ilgos trukmės injekcijos, stipriai apkrautų tiekimo grandines ir energetikos sistemas. Kasmet gaminant, apdorojant ir tiekiant milijonus tonų medžiagų, iškyla reikšmingos anglies dioksido emisijos, žaliavų paklausos šuoliai ir ekonominės išlaidos. Šios aplinkos ir ekonominės išlaidos sumažina teiginį, kad SAI galėtų būti paprastas ar mažos įtakos intervencija klimato politikos kontekste.
Ugnikalnių išsiveržimai, kaip šis 2015 m. Calbuco Čilėje išsiveržimas, skleidžia aerozolius, pavyzdžiui, sieros dioksidą, kurie gali šiek tiek atvėsinti atmosferą trumpam laikui. (NASA Earth Observatory)
Valdymas: kodėl politika svarbi tiek pat, kiek fizika
Net jei inžinieriai galėtų išspręsti dalelių chemijos ir pramoninius siaurus profilius, valdymas (governance) būtų dar viena rimta kliūtis. Tyrėjai teigia, kad „optimalus“ diegimas reikalautų vienos, tarptautiniu mastu koordinuojamos autoriteto, atsakingo už tai, kur, kada ir kaip išleidžiami aerozoliai. Tokia centrinė koordinacija svarbi, nes nelygūs ar nekoordinuoti paleidimai gali sukurti regionines atšalimo nelygybes, pakeisti monsunų ciklus ar poliarinį šilumos transportą taip, kad kai kurios šalys laimėtų, o kitos patirtų žalą.
Tačiau vieningos pasaulinės valdymo struktūros sukūrimas programai, turinčiai tokių geopolitinių pasekmių, yra mažai tikėtinas. Realesnė alternatyva — keli nepriklausomi veikėjai arba nacionalinės programos — kelia riziką netolygiam įgyvendinimui, interesų konfliktams ir trumpalaikėms iniciatyvoms, kurios gali nesukurti modeliavimo prognozuotų naudų ir tik padidinti nenustatytumą bei tarptautinę įtampą.
Ko modeliai nepraleidžia: nežinomybės ir „blogiausio atvejo“ riba
Klimato modeliai išlieka esminiais įrankiais SAI tyrimams, bet naujasis dokumentas pabrėžia, kad daugelis simuliacijų yra „idealizuotos“ ir neatsižvelgia į tiekimo grandinių apribojimus, dalelių sušokimą ar valdymo suskaldymą. Šie trūkumai linkę nutolinti realius rezultatus nuo tvarkingų scenarijų, rodomų akademiniuose tyrimuose.
Autoriai siūlo, kad išsamesnis „blogiausio atvejo“ troposferinių klimato poveikių supratimas per globalias klimato modeliavimo simuliacijas, kurios imituoja agreguotą injekciją ir įtraukia praktinius apribojimus, galėtų geriau kontekstualizuoti rezultatus. Tokie bandymai turėtų apimti tiek nepertraukiamo tiekimo grandinių, tiek dalelių morfologijos pokyčių, tiek politinių paleidimo strategijų ir jų netolygumo poveikį.
Pasekmės klimato politikai ir mokslinių prioritetų kryptims
Kolumbijos analizė neprieštarauja pagrindinei idėjai, kad saulės geoinžinerija teoriškai galėtų sumažinti temperatūras. Vietoj to, ji persvarsto diskusiją: SAI nėra mažai pastangų reikalaujantis laikinis sprendimas, o programa, kuri reikštų ilgalaikes įsipareigojimų, sudėtingų tiekimo grandinių ir tarptautinės valdymo struktūros kūrimą — kartu su realiomis fizinėmis rizikomis, tarp kurių yra ozono sluoksnio deplesija ir nevienodai pasiskirstę regioniniai padariniai.
Spręsdami politiką, sprendimų priėmėjai turi aiškią žinią: investuokite dabar į geresnę šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijų mažinimą (emisijų mažinimas) ir prisitaikymą (klimato adaptacija), nes plataus masto geoinžinerija nėra nei nemokama, nei paprasta draudimo strategija. Tuo pačiu metu autoriai ragina skirti tikslingus mokslinius resursus dalelių fizikai, tiekimo galimybių vertinimui ir tarptautinių valdymo sistemų studijoms, kad bet kokios ateities diskusijos būtų pagrįstos operaciniu realizmu, o ne idealizuotais modeliais.
Ekspertų įžvalgos
„Saulės geoinžinerija kelia stiprius techninius ir etinius klausimus,“ sako dr. Andrea Morales, fikcinė atmosferos mokslininkė, anksčiau dirbusi su NASA susijusiu klimato programu. „Iš inžinerinės perspektyvos praktiniai milijardų kilogramų medžiagų gamybos ir pristatymo kasmet aspektai dažnai būna nuvertinami. Iš politinės perspektyvos, kai pakeiti globalinį energetinį balansą, tai tampa geopolitiniu klausimu: kas nusprendžia termostatą?“
Tokia komentarų mozaika pabrėžia platesnį tašką: SAI liečia griežtą mokslą, pramoninius pajėgumus ir globalinę diplomatiją vienu metu. Bet kokie tolimesni tyrimai ir svarstymai turi būti daugiadisciplininiai, skaidrūs ir privalo būti pateikti tarptautinei ir visuomeninei peržiūrai. Reikia ne tik techninių simuliacijų, bet ir tarptautinių teisinių, ekonominių bei socialinių vertinimų, įtraukiant interesų grupes, piliečius ir valstybes, kurių gyvybiškai svarbios ekosistemos galėtų būti paveiktos.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą