Зроби сам у планетарному масштабі

Від посадки лісів у континентальному масштабі до штучного викликання опадів вчені почали пропонувати, тестувати, а деяких випадках і реалізовувати великомасштабні геоінженерні проекти радикального перетворення планети (1). Ці проекти покликані вирішити глобальні проблеми, такі як опустелювання, посуха або надлишок вуглекислого газу в атмосфері, але самі по собі дуже проблематичні.

Остання фантастична ідея навернути назад наслідки глобального потепління відштовхує нашу планету більш далеку від Сонця орбіту. У китайському фантастичному фільмі «Блукаюча Земля», що недавно вийшов, людство змінює орбіту Землі за допомогою величезних двигунів, щоб уникнути розширення (2).

Чи можливе щось подібне? Фахівці займалися розрахунками, результати яких дещо насторожують. Якби, наприклад, використовувалися ракетні двигуни SpaceX Falcon Heavy, потрібно було б 300 мільярдів «запусків» на повну потужність, щоб вивести Землю на марсіанську орбіту, тоді як більшість земної речовини використовувалася б для будівництва та харчування. Це. Трохи ефективнішим був би іонний двигун, розміщений на орбіті навколо Землі і якимось чином прикріплений до планети — він нібито використав би 13% маси Землі для переведення 87% на подальшу орбіту. Так що, можливо? Він мав би бути майже в двадцять разів більшим за діаметр Землі, а подорож на марсіанську орбіту все одно зайняла б... мільярд років.

2. Кадр із фільму «Блукаюча Земля»

Тому видається, що проект «виштовхування» Землі на холоднішу орбіту необхідно відкласти на невизначений термін у майбутньому. Натомість один із проектів, що вже реалізуються більш ніж в одному місці, будівництво зелених бар'єрів на великих поверхнях планети. Вони складаються з місцевої рослинності та висаджуються на околицях пустель, щоб зупинити подальше опустелювання. Дві найбільші стіни відомі під своєю англійською назвою в Китаї, який протягом 4500 км намагається стримати розповсюдження пустелі Гобі, а Велика зелена стіна в Африці (3), до 8 км на кордоні Сахари.

3. Стримування Сахари в Африці

Проте навіть найоптимістичніші оцінки показують, що нам знадобиться щонайменше один мільярд гектарів додаткових лісів, щоб стримати наслідки глобального потепління за рахунок нейтралізації потрібної кількості CO2. Це територія розміром із Канаду.

На думку вчених з Потсдамського інституту кліматичних досліджень, посадка дерев також надає обмежений вплив на клімат і викликає невпевненість у тому, чи є ефективним засобом взагалі. Ентузіасти геоінженерії шукають радикальніших шляхів.

Блокування сонця сірого

Техніка, запропонована багато років тому розпилення високосірчистих з'єднань в атмосфері, Також відомий під абревіатурою SRM (Управління сонячною радіацією) - це відтворення умов, що виникають при великих вулканічних виверженнях, що викидають ці речовини в стратосферу (4). Це сприяє, серед іншого, утворення хмар і зменшення сонячної радіації, що досягає поверхні Землі. Вчені довели, наприклад, що він великий Пінатубо на Філіппінах вона призвела в 1991 до падіння температури по всій планеті приблизно на 0,5 ° С протягом як мінімум двох років.

4. Дія аерозолів сірки

Фактично наша промисловість, яка десятиліттями викидала величезну кількість діоксиду сірки як забруднюючої речовини, вже давно сприяє зниженню пропускання сонячного світла. підраховано, що ці забруднювачі в тепловому балансі дають близько 0,4 Вт «полегшення» для Землі на квадратний метр. Однак забруднення, яке ми виробляємо вуглекислим газом та сірчаною кислотою, не є постійним.

Ці речовини не піднімаються до стратосфери, де вони могли б утворити постійну антисонячну плівку. За оцінками дослідників, щоб урівноважити ефект концентрації в земній атмосфері, до стратосфери довелося б закачати щонайменше 5 млн. тонн і більше SOXNUMX.₂ та інші речовини. Прибічники цього методу, такі як Джастін Макклеллан з Aurora Flight Sciences у Массачусетсі, вважають, що вартість такої операції складе близько 10 мільярдів доларів на рік — сума чимала, але недостатня, щоб назавжди занапастити людство.

На жаль, сірчаний метод має ще один недолік. Охолодження добре працює у тепліших регіонах. У районі полюсів майже немає. Отже, як неважко здогадатися, процес танення льодів та підйому рівня моря таким чином не зупинити, і питання втрат від затоплення низовинних прибережних територій залишатиметься реальною загрозою.

Нещодавно вчені з Гарварду провели експеримент із впровадження слідів аерозолю на висоті близько 20 км — недостатньої, щоб істотно вплинути на стратосферу Землі. Їх (SCoPEx) проводили балоном. Аерозоль містив ст. сульфати, які створюють серпанок, що відбиває сонячне світло. Це один з багатьох геоінженерних проектів обмеженого масштабу, які виконуються на нашій планеті в напрочуд великій кількості.

Космічні парасольки та збільшення альбедо Землі

Серед інших проектів такого типу ідея привертає увагу запуск гігантської парасольки у космічний простір. Це обмежило б кількість сонячної радіації, що потрапляє Землю. Ця ідея існує вже кілька десятиліть, але зараз вона перебуває у стадії творчого розвитку.

У статті, опублікованій у 2018 році у журналі Aerospace Technology and Management, описується проект, який називають автори. Відповідно до нього планується розмістити тонку широку стрічку з вуглецевого волокна в точці Лагранжа, яка є відносно стійкою точкою у складній системі гравітаційних взаємодій між Землею, Місяцем та Сонцем. Аркуш блокує лише невелику частину сонячної радіації, але цього може бути достатньо, щоб знизити глобальну температуру нижче за межу 1,5 ° C, встановленої Міжнародною групою з клімату.

Вони представляють дещо схожу ідею великі космічні дзеркала. Вони були запропоновані на початку 1-х астрофізиком Лоуеллом Вудом із Ліверморської національної лабораторії Лоуренса в Каліфорнії. Щоб концепція була ефективною, відображення має падати не менше ніж на 1,6% сонячного світла, а дзеркала повинні мати площу XNUMX млн кмXNUMX.².

Інші хочуть блокувати сонце, стимулюючи і, отже, застосовуючи процес, відомий як засів хмар. «Насіння» потрібне для генерації крапель. Звичайно, краплі води утворюються навколо частинок пилу, пилку, морської солі і навіть бактерій. Відомо, що для цього можна використовувати такі хімічні речовини, як йодисте срібло або сухий лід. Це може статися з тими вже відомими та використовуваними методами освітлення та відбілювання хмар, запропонований фізиком Джоном Латамом у 1990 році. Проект Sea Cloud Lightning Project Вашингтонського університету в Сіетлі пропонує досягти відбілюючого ефекту шляхом розпилення морської води на хмари над океаном.

Інші відомі пропозиції збільшення альбедо Землі (тобто відношення відбитого випромінювання до падаючого) також застосовні для фарбування будинків у білий колір, посадки яскравих рослин і, можливо, навіть для укладання листів, що відбивають, в пустелі.

Нещодавно ми описали прийоми поглинання, що входять до геоінженерного арсеналу в «МТ». Вони, зазвичай, не глобального масштабу, хоча зі збільшенням їх кількості наслідки можуть бути глобальними. Однак ведуться пошуки методів, що заслуговують на назву геоінженерії. Видалення CO₂ з атмосфери може, на думку деяких, проходити через посів океанівякі, зрештою, є одним з основних поглиначів вуглецю на нашій планеті, відповідальним за скорочення приблизно 30% CO₂. Ідея полягає в тому, щоб підвищити їхню ефективність.

Два найважливіші способи - удобрити моря залізом і кальцієм. Це стимулює зростання фітопланктону, який висмоктує вуглекислий газ із атмосфери та допомагає відкладати його на дно. Додавання сполук кальцію викликає реакцію CO.₂ вже розчинений в океані та утворення іонів бікарбонату, тим самим знижуючи кислотність океанів та роблячи їх сприйнятливими до поглинання більшої кількості CO₂.

Ідеї ​​з «Конюшен Exxon»

Найбільшими спонсорами геоінженерних досліджень є The Heartland Institute, Hoover Institution та American Enterprise Institute - всі вони працюють на нафтогазовий комплекс. Тому концепції геоінженерії часто критикують з боку прихильників скорочення викидів вуглекислого газу, які, на їхню думку, відволікають увагу від суті проблеми. Крім того застосування геоінженерії без скорочення викидів робить людство залежним від цих методів, не вирішуючи реальної проблеми.

Нафтова компанія ExxonMobil відома своїми сміливими проектами світового масштабу, які розробляються з 90-х років. Крім того, що удобрювати океани залізом та будувати захист від сонця в космосі за 10 трильйонів доларів, вона також пропонувала відбілювання поверхні океану шляхом нанесення на водну гладь яскравих шарів, піни, плавучих платформ або інших «відбиття». Інший варіант полягав у тому, щоб відбуксирувати арктичні айсберги у нижчі широти, щоб льодова білизна відображала сонячні промені. Звичайно, відразу ж була відзначена небезпека колосального збільшення забруднення океанських вод, не кажучи вже про величезні витрати.

Експерти Exxon також запропонували використовувати великі насоси для переміщення води з-під антарктичного морського льоду, а потім розпорошувати її в атмосферу, щоб вона потрапляла у вигляді частинок снігу або льоду на крижаний щит Східної Антарктики. Прихильники стверджували, що якби таким чином перекачували три трильйони тонн на рік, то снігу на крижаному щиті було б на 0,3 метра більше, проте через величезні енерговитрати цей проект більше не згадувався.

Ще одна ідея від «конюшень Exxon» - тонкоплівкові наповнені гелієм алюмінієві кулі в стратосфері, розміщені на висоті до 100 км над поверхнею Землі, для розсіювання сонячного світла. Також було запропоновано прискорити циркуляцію води у світовому океані, регулюючи солоність деяких ключових регіонів, таких як Північна Атлантика. Щоб води ставали більш солоними, вважалося, зокрема, збереження крижаного щита Гренландії, що запобігло його швидке танення. Однак побічний ефект охолодження Північної Атлантики призведе до охолодження Європи, що ускладнить виживання людей. Дрібні гроші.

Дані надані Геоінженерний монітор – спільний проект Biofuelwatch, ETC Group та Heinrich Boell Foundation – показує, що в усьому світі було реалізовано чимало геоінженерних проектів (5). На карті показані активні, завершені та занедбані. Схоже, що досі немає скоординованого міжнародного управління цією діяльністю. Тож це не суворо глобальна геоінженерія. Більше схоже на фурнітуру.

5. Мапа геоінженерних проектів за даними сайту map.geoengineeringmonitor.org

Більшість проектів, понад 190, уже реалізовано. секвестрація вуглецю, тобто уловлювання та зберігання вуглецю (CCS), і приблизно 80 - уловлювання, використання та зберігання вуглецю (, КУРС). Було реалізовано 35 проектів із добрива океану та понад 20 проектів із закачування стратосферного аерозолю (SAI). У списку Geoengineering Monitor ми також знаходимо деякі дії, пов'язані з хмарами. Найбільше проектів було створено для модифікації погоди. Дані показують, що було 222 дії, пов'язані зі збільшенням кількості опадів, і 71 дія, пов'язана з їх зменшенням.

Вчені продовжують сперечатися

Весь час ентузіазм ініціаторів освоєння кліматичних, атмосферних та океанічних явищ у глобальному масштабі викликає питання: чи справді ми знаємо достатньо, щоб без страху присвятити себе геоінженерії? Що, якщо, наприклад, великомасштабний посів хмар змінить потік води та затримає сезон дощів у Південно-Східній Азії? А що з посівами рису? Що, якщо, наприклад, скидання тонн заліза в океан знищить популяцію риб уздовж узбережжя Чилі?

в океані, вперше реалізована біля берегів Британської Колумбії у Північній Америці у 2012 році, швидко призвела до негативних наслідків у вигляді масштабного цвітіння водоростей. Раніше, у 2008 році, 191 країна ООН схвалила заборону на удобрення океану, побоюючись невідомих побічних ефектів, можливих модифікацій харчового ланцюга або утворення областей із низьким вмістом кисню у водоймах. У жовтні 2018 року понад сто НУО засудили геоінженерію як «небезпечну, непотрібну та несправедливу».

Як і у випадку з медичним лікуванням та багатьма ліками, геоінженерія провокує побічні ефектищо, у свою чергу, вимагатиме окремих заходів щодо їх запобігання. Як зазначив Бред Пламер у Washington Post, якщо геоінженерні проекти розпочалися, їх важко зупинити. Коли, наприклад, ми перестанемо розпорошувати в атмосферу частинки, що відбивають, Земля почне дуже швидко нагріватися. А раптові набагато гірші за повільні.

Нещодавнє дослідження, опубліковане в Журналі геофізичних досліджень, ясно показує це. Його автори вперше використали одинадцять кліматичних моделей, щоб передбачити, що може статися, якщо світ застосує сонячну геоінженерію, щоб компенсувати щорічне збільшення глобальних викидів вуглекислого газу на один відсоток. Хороша новина полягає в тому, що модель може стабілізувати глобальну температуру, але схоже, що якби геоінженерія була зупинена, як тільки це було досягнуто, відбулися б катастрофічні стрибки температури.

Експерти також побоюються, що найбільш популярний геоінженерний проект — викачування в атмосферу діоксиду сірки може поставити під загрозу деякі регіони. Прибічники таких дій виступають проти. Дослідження, опубліковане в журналі Nature Climate Change у березні 2019 року, запевняє, що негативні наслідки таких проектів будуть дуже обмеженими. Співавтор дослідження, проф. Девід Кіт з Гарварда, фахівець з інженерії та державної політики, каже, що вчені не повинні просто стосуватися геоінженерії, особливо сонячної.

- - Він сказав. -

Стаття Кита вже піддалася критиці з боку тих, хто побоюється, що вчені переоцінюють існуючі технології, а їхній оптимізм щодо методів геоінженерії може відбити у суспільства бажання робити зусилля зі скорочення викидів парникових газів.

Є багато досліджень, що показують, наскільки розчаровуючим можливо застосування геоінженерії. У 1991 році у високі шари атмосфери було викинуто 20 мегатонн діоксиду сірки, і вся планета покрилася шаром сульфату, що відображає велику кількість видимого світла. Земля охолоне приблизно на півградуса за Цельсієм. Але через кілька років сульфати випали з атмосфери, і зміна клімату повернулася до старого тривожного ходу.

Цікаво, що в приглушеному, прохолоднішому світі після Пінатубо рослини, здавалося, почувалися добре. Особливо риштування. Одне дослідження показало, що у сонячні дні 1992 року фотосинтез у лісі Массачусетса збільшився на 23% проти періодом до виверження. Це підтвердило гіпотезу у тому, що геоінженерія не загрожує сільському господарству. Проте докладніші дослідження показали, що після виверження вулкана світові врожаї кукурудзи впали на 9,3%, а пшениці, сої та рису — на 4,8%.

І це має остудити прихильників глобального похолодання земної кулі.