Co to jest geoinżynieria?
Tradycyjnie geoinżynieria obejmuje dwie bardzo różne rzeczy: jak
Pierwszą metodą, znaną jako „usuwanie”naukowcy w dużej mierze zgadzają się obecnie w kwestii węgla” lub „technologii emisji ujemnych”. Takie techniki będą musiały zostać zastosowane, aby uniknąć niebezpiecznego poziomu ocieplenia planety. Większość badaczy nie klasyfikuje już tej metody jako geoinżynierii. W odróżnieniu od drugiej, bardziej kontrowersyjnej metody, tzwgeoinżynieria słoneczna.
Jest to termin ogólny, który obejmuje m.inpomysły, takie jak instalowanie filtrów przeciwsłonecznych w przestrzeni kosmicznej lub rozpraszanie mikroskopijnych cząstek w powietrzu na różne sposoby, aby chmury przybrzeżne były bardziej odblaskowe, rozpraszanie zatrzymujących ciepło chmur cirrus lub rozpraszanie światła słonecznego w stratosferze.
Samo słowo „geoinżynieria” sugerujetechnologii na skalę planetarną. Niektórzy badacze rozważali jednak przeprowadzenie podobnych eksperymentów i technologii w sposób lokalny, badając różne metody ochrony raf koralowych, lasów i pokryw lodowych.
Skąd pomysł na geoinżynierię?
Generalnie nie jest to najnowszy pomysł.W 1965 r. Naukowy komitet doradczy prezydenta Lyndona Johnsona ostrzegł, że współczynnik odbicia Ziemi może wymagać zwiększenia, aby zrównoważyć rosnące emisje gazów cieplarnianych. Co istotne, w tym pierwszym prezydenckim raporcie na temat zagrożenia zmianami klimatycznymi, idea redukcji emisji nie wydawała się warta wzmianki, jak zauważa autor Jeff Goodell w swojej książce How to Cool the Planet.
Ale najbardziej znana forma geoinżynierii słonecznejpolega na rozpylaniu cząstek w stratosferze. Czasami nazywa się to „zastrzykiem stratosferycznym” lub „rozproszeniem aerozoli w stratosferze”. Częściowo dlatego, że sama natura już pokazała, że jest to możliwe.
Najbardziej znany przykład naturalnego światła słonecznegoGeoinżynieria była erupcją góry Pinatubo na Filipinach latem 1991 roku. Następnie do atmosfery zostało uwolnionych około 20 milionów ton dwutlenku siarki. Odbijając światło słoneczne z powrotem w kosmos, cząsteczki w stratosferze pomogły obniżyć globalną temperaturę o około 0,5 ° C w ciągu następnych dwóch lat.
I choć naukowcy nie mają dokładnych danych, ogromneErupcje wulkanów w odległej przeszłości miały podobne konsekwencje. Wiadomo, że po eksplozji góry Tambora w Indonezji w 1815 r. nastąpił „Rok bez lata” w 1816 r., mroczny okres, który mógł zainspirować do powstania dwóch najsłynniejszych i mrocznych stworzeń w literaturze – wampirów i Potwór Frankensteina.
Zazwyczaj radziecki klimatolog Michaił Budykojest uważana za pierwszą, która sugeruje, że możemy przeciwdziałać zmianom klimatu naśladując to zjawisko wulkaniczne. Poruszył kwestię możliwości spalania siarki w stratosferze w swojej publikacji z 1974 roku.
W kolejnych dziesięcioleciach koncepcja ta pojawiała się sporadycznieZ biegiem czasu pojawiał się w artykułach naukowych i na konferencjach naukowych. Jednakże nie poświęcono mu zbyt wiele uwagi aż do późnego lata 2006 roku, kiedy Paul Crutzen, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii atmosfery, w artykule opublikowanym w czasopiśmie Climatic Change nawoływał do badań geoinżynieryjnych. Stało się to szeroko dyskutowanym wydarzeniem, gdy Crutzen otrzymał Nagrodę Nobla za badania nad zagrożeniami wynikającymi z rosnącej dziury ozonowej, a jednym ze znanych skutków dwutlenku siarki jest zubożenie warstwy ozonowej.
Innymi słowy, wierzył, że zmiany klimatyczne stanowią takie zagrożenie, że warto „poszukać lekarstwa” na to, co uważał za „truciznę”.
Jakie są skutki uboczne strategii geoinżynierii?
Naukowcy opracowali różnego rodzaju rozwiązania służące walce ze zmianami klimatycznymi, w tym szereg kontrowersyjnych strategii geoinżynieryjnych.
Spośród wielu można wyróżnić kilka.
-
Zalesienie</ p>
Istota metody: pozwoli nawadniać pustynie, na przykład w Australii i Afryce Północnej, aby posadzić miliony drzew, które mogą pochłaniać dwutlenek węgla.
Niekorzyść: Ta roślinność będzie również przyciągać dodatkowe światło słoneczne.
- Sztuczne upwelling oceaniczny
Istota metody: Inżynierowie będą używać długich rur do pompowania zimnej, bogatej w składniki odżywcze wody w górę, aby schłodzić wody powierzchniowe oceanu.
Niekorzyść: Jeśli ten proces kiedykolwiek się zatrzyma, może to doprowadzić do zmiany bilansu ciepła w oceanach i szybkiej zmiany klimatu.
- Alkalinizacja oceanu
Istota metody: Proces polega na wyrzucaniu wapna do oceanu w celu chemicznego zwiększenia absorpcji dwutlenku węgla.
Niekorzyść: Badania pokazują, że jest mało przydatny w obniżaniu globalnych temperatur.
- Nawożenie oceanów żelazem
Istota metody: Polega na zrzucaniu żelaza do oceanów w celu usprawnienia wzrostu organizmów fotosyntetyzujących, które mogą pochłaniać dwutlenek węgla.
Niekorzyść: Badania pokazują, że jest mało przydatny w obniżaniu globalnych temperatur.
- Kontrola słoneczna
Istota metody: Zmniejszy to ilość światła słonecznego odbieranego przez Ziemię poprzez uwalnianie do atmosfery odblaskowych aerozoli na bazie siarczanów.
Niekorzyść: Dwutlenek węgla będzie nadal gromadził się w atmosferze.
Geoinżynieria rozwiąże problem wykorzystania paliw kopalnych?
Nie, chociaż pomysł, że jest to możliwe, jest zdecydowaniejest powodem, dla którego niektórzy dyrektorzy przedsiębiorstw energetycznych interesują się geoinżynierią. Ale nawet jeśli to zadziała, w najlepszym przypadku zapewni tymczasowe wytchnienie w nierównej walce ze zmianami klimatycznymi.
Ponadto ta metoda niewiele pomaga weliminacja innych zagrożeń klimatycznych. Na przykład, jeśli chodzi o zakwaszenie oceanów lub ogromne szkody dla środowiska spowodowane wydobyciem i spalaniem paliw kopalnych. Rozprzestrzenianie się geoinżynierii może pogorszyć inne zaburzenia w systemie klimatycznym. Dlatego nie może całkowicie rozwiązać problemu stale rosnących emisji.
Jak bada się geoinżynierię?
Przez lata od publikacji artykułuCrutzena, coraz więcej naukowców badało geoinżynierię, głównie za pomocą symulacji komputerowych lub małych eksperymentów laboratoryjnych, aby dowiedzieć się, czy faktycznie działa, jak można to zrobić, jakie rodzaje cząstek można wykorzystać i jakie skutki uboczne dla środowiska może wywołać.
Symulacja komputerowa sekwencyjniepokazuje, że doprowadzi to do obniżenia globalnej temperatury, podniesienia się poziomu morza i niektórych innych skutków klimatycznych. Jednak niektóre badania wykazały, że wysokie dawki niektórych cząstek mogą również uszkodzić ochronną warstwę ozonową, zmienić schemat opadów na świecie i zmniejszyć wzrost upraw na niektórych obszarach.
Inni badacze odkryli, że ryzyko to można zmniejszyć, jeśli nie wyeliminować, stosując cząstki inne niż dwutlenek siarki i ograniczając zakres geoinżynierii.
Tak uważają na przykład chemicy z Harvardumoże to być węglan wapnia - kreda, wapień, marmur i muszle. Może to być mniej szkodliwe dla ozonu i nie stwarza większego zagrożenia dla zdrowia. Grupa badawcza Keutscha bada, w jaki sposób substancja ta wpływa na tlenki chloru i azotu, które również występują w stratosferze – głównie w wyniku emisji spowodowanych przez człowieka – i przyspieszają zubożenie warstwy ozonowej. Naukowcy uważają, że węglan wapnia może pomóc w zmniejszeniu poziomu tych gazów.
A mimo to szef HarvarduGrupa badawcza zajmująca się badaniami nad aerozolami chłodzącymi planety, profesor Frank Keutsch, pragnie wyjaśnić, że nawet jeśli uda im się „usunąć wszelkie niepewności związane z projektem geoinżynieryjnym” i zakończy się on sukcesem, nie oznacza to, że zmiany klimatyczne zostaną rozwiązane.
Powód jest oczywisty, powiedział Koich.
„To nie rozwiązuje przyczyny” - powiedział.„Więc kiedy robimy to wszystko i nadal emitujemy CO2, musimy umieszczać coraz więcej cząstek w atmosferze, a w pewnym momencie staje się to po prostu szalonym scenariuszem, prawda?”
W końcu jedyny stabilny i prawdziwyrozwiązaniem dla ludzi jest zmiana ich postaw i zachowań. „W każdym razie musimy zmniejszyć liczbę„ remisji ”klimatu” - powiedział. „Myślę, że nie ma tutaj pytań. I to jest podstawa, punkt wyjścia: musimy zredukować emisje ”.
Ale nikt nie będzie twierdził, że doszliśmyostateczna odpowiedź na większość z tych pytań. Naukowcy uważają, że musimy wykonać znacznie więcej prac związanych z modelowaniem, aby bardziej szczegółowo zbadać te kwestie. Jest również oczywiste, że symulacja niewiele nam może powiedzieć, dlatego niektórzy sugerują małe eksperymenty na świeżym powietrzu.
Czy ktoś przeprowadził prawdziwe eksperymenty geoinżynieryjne?
- W 2009 roku rosyjscy naukowcy przeprowadzili obauważane za pierwszy otwarty eksperyment geoinżynieryjny. Zainstalowali generatory aerozolu na helikopterze i samochodzie i rozpylili cząsteczki na wysokość do 200 metrów. W artykule opublikowanym w rosyjskim czasopiśmie Meteorology and Hydrology naukowcy stwierdzili, że eksperyment zmniejszył ilość światła słonecznego docierającego do powierzchni. Warto jednak zauważyć, że głównym autorem badania i redaktorem pisma był Jurij Izrael, znany sceptyk klimatyczny.
- Jedna z pierwszych prób przeprowadzenia eksperymentu,który był wcześniej otwarcie reklamowany jako związany z geoinżynierią, znany jako projekt SPICE, został ostatecznie odrzucony. Pomysł polegał na przepompowaniu cząstek przez rurę do balonu, który rozproszyłby je w stratosferze. Jednak propozycja wywołała silną reakcję społeczną, zwłaszcza po tym, jak okazało się, że niektórzy badacze złożyli już wnioski patentowe na tę technologię.
- Zasugerowali naukowcy z Harvardu (grupa Koich)następny i najbardziej formalny jak dotąd eksperyment geoinżynieryjny. Mają nadzieję, że wystrzelą balon wyposażony w śmigła i czujniki, które będą rozpylać w stratosferze niewielkie ilości węglanu wapnia. Następnie samolot przeleciałby przez pióropusz i próbował zmierzyć takie rzeczy, jak stopień rozproszenia cząstek, ich interakcje z innymi gazami i stopień ich odbicia. Zespół zebrał już fundusze, utworzył komitet doradczy, podpisał kontrakt z firmą zajmującą się balonami i zaczął opracowywać niezbędny sprzęt.
- Tymczasem naukowcy z WaszyngtonuUniwersytet we współpracy z Centrum Badawczym Xerox w Palo Alto i innymi grupami zaproponował małe eksperymenty w ramach większego programu badawczego, aby dowiedzieć się więcej o potencjale „rozjaśniania chmur morskich”. Pomysł, zapoczątkowany przez brytyjskiego fizyka Johna Lathama w 1990 roku, polega na tym, że rozpylanie drobnych cząstek soli z wody morskiej na nisko położone chmury nad morzem może tworzyć dodatkowe kropelki, zwiększając powierzchnię - a tym samym odbijalność - chmur. Zespół zbiera obecnie fundusze na opracowanie „narzędzia do badań fizyki chmur” i przetestowanie go, rozpylając niewielką ilość mgły z soli morskiej u wybrzeży Pacyfiku w Stanach Zjednoczonych.
- Według Nature były też próbykilka wczesnych prób w innych dziedzinach geoinżynierii, w tym kilkanaście tak zwanych eksperymentów nawożenia żelazem na otwartym oceanie. Chodzi o to, że uwolnienie żelaza do wody będzie stymulować wzrost fitoplanktonu, który będzie wyciągał dwutlenek węgla z powietrza. Ale naukowcy zastanawiają się, jak dobrze to działa i jakie skutki uboczne może mieć na ekosystem oceanu. Grupy ekologiczne i inne organizacje również skrytykowały wczesne próby w tej dziedzinie, twierdząc, że zostały one wdrożone bez odpowiedniego upoważnienia lub naukowego nadzoru.
Czy ktoś faktycznie zajmuje się geoinżynierią?
Naukowcy podkreślają, że te eksperymentynie są prawdziwą geoinżynierią: ilość użytego materiału jest zbyt mała, aby zmienić globalną temperaturę. W rzeczywistości nikt obecnie nie zajmuje się geoinżynierią na skalę planetarną, pomimo różnych teorii spiskowych na ten temat.
Oczywiście spalenie ogromnej ilościPaliwa kopalne to forma geoinżynierii, ale niezamierzona, głupia i niebezpieczna. Ponadto zanieczyszczenie siarką z elektrowni węglowych i statków prawdopodobnie doprowadziło do spadku globalnych temperatur. I tak, nowe przepisy ONZ wymagające od statków emitowania mniejszej ilości siarki mogą w rzeczywistości nieznacznie podnieść temperaturę.
Ma także długą i bogatą historiępodejmowane przez USA i Chiny próby zasiania chmur cząsteczkami w celu zwiększenia ilości śniegu lub opadów. Jednak rezultaty są bardzo zróżnicowane, a zmiana lokalnej pogody jest o krok za daleko od próby zmiany całego systemu klimatycznego.
Ile kontrowersji budzi geoinżynieria?
Wiele. Społeczność naukowa ma poważne obawy co do prowadzenia, badań, a nawet omawiania geoinżynierii.
Krytycy twierdzą, że otwarta rozmowa oPotencjał technologicznego „rozwiązania” zmiany klimatu zmniejszy presję na zajęcie się pierwotną przyczyną problemu: rosnącą emisją gazów cieplarnianych. Niektórzy uważają, że eksperymenty na świeżym powietrzu to śliskie zbocze. Może to stanowić zachętę do jeszcze większych eksperymentów, a tymczasem nie podjęto jeszcze zbiorowej decyzji o bezpieczeństwie geoinżynierii.
Technologia, która również nie zna granic narodowychstawia trudne, jeśli nie do pokonania, kwestie geopolityczne. Kto powinien decydować, a kto może mieć coś do powiedzenia, czy warto dalej studiować geoinżynierię? Jak wybrać jedną globalną średnią temperaturę, do której dążyć, ponieważ wpłynie to na różne kraje w różny sposób? A jeśli ludzkość nie może dojść do konsensusu, czy taka globalna praca z wieloma pytaniami i zmiennymi może wywołać konflikty, a nawet wojny?
Niektórzy twierdzą, że majstrować przy tymzłożony system, taki jak klimat, nie jest problemem człowieka. Albo że po prostu głupio jest przeciwdziałać jednemu zanieczyszczającemu przeciwko drugiemu lub próbować naprawić technokratyczną porażkę technokratycznym rozwiązaniem.
Dlaczego w ogóle omawia się te pomysły?
Niewielu poważnych naukowców określiłoby siebie jako zwolenników geoinżynierii.
Badacze to twierdząambiwalencja i otwarcie przyznają, że nie jest to najlepsze rozwiązanie problemu zmian klimatycznych. Ale obawiają się również, że społeczeństwo ignoruje niebezpieczne poziomy ocieplenia i ekstremalne warunki pogodowe, ponieważ nadal buduje elektrownie, samochody i miasta, które będą wytwarzać gazy cieplarniane przez dziesięciolecia. W związku z tym coraz większa liczba naukowców twierdzi, że byłoby po prostu nieodpowiedzialnym nie zbadanie, co mogłoby potencjalnie uratować wiele, wiele istnień, a także gatunki i ekosystemy. Ale pod warunkiem, że nie zapomni się o pracy nad redukcją emisji.
Zwolennicy geoinżynierii zdają sobie sprawę z niebezpieczeństwa, alezadają sobie pytanie - w porównaniu z czym? Czy geoinżynieria jest bardziej niebezpieczna niż głód, powodzie, pożary, wymieranie i migracja spowodowane zmianami klimatu - zjawiskami, z którymi już mamy do czynienia? W miarę nasilania się tych skutków opinia publiczna i decydenci mogą pomyśleć, że majsterkowanie przy atmosferze całej planety jest warte podjęcia ryzyka.
Rosnący argument za geoinżynierią
Zmieniaj się bez zdecydowanych działańklimat może zabić około pół miliona ludzi rocznie do połowy tego stulecia z powodu głodu, powodzi, stresu cieplnego i konfliktów międzyludzkich. Zapobieganie temperaturom do 2 ° C powyżej poziomów sprzed epoki przemysłowej, od dawna uważanego za obszar niebezpieczny, którego należy unikać za wszelką cenę, obecnie wydaje się prawie niemożliwe. Według Międzyrządowego Zespołu ds.Zmian Klimatu ONZ oznaczałoby to redukcję emisji gazów cieplarnianych aż o 70 procent do 2050 roku. Może to wymagać opracowania technologii, które mogą wysysać z atmosfery miliardy ton dwutlenku węgla.
Według badania przeprowadzonego przez London Committee onzmiana klimatu, różnica jednego, a nawet dwóch stopni - to kolejne ćwierć miliarda ludzi bez niezawodnego dostępu do wody, ponad sto milionów ludzi jest podatnych na powodzie i znaczny spadek plonów na całym świecie.
Czytaj także
W 3. dniu choroby większość pacjentów z COVID-19 traci zmysł węchu i często cierpi na katar
Znaleziono 24 planety bardziej odpowiednie do życia niż Ziemia
Lodowiec Doomsday okazał się bardziej niebezpieczny, niż sądzili naukowcy. Mówimy najważniejsze