Vad är geoteknik?
Traditionellt innebär geoengineering två väldigt olika saker: hur
Med den första metoden, känd som "borttagning"kol" eller "negativa utsläppstekniker" är forskarna nu överens om. Sådana tekniker kommer att behöva användas för att undvika farliga nivåer av planetarisk uppvärmning. De flesta forskare klassar inte längre ens denna metod som geoteknik. Till skillnad från den andra, mer kontroversiella metoden, känd somsol geoengineering.
Detta är en allmän term som inkluderar sådanaidéer som att installera solskyddsmedel i rymden eller sprida mikroskopiska partiklar i luften på olika sätt för att göra kustmoln mer reflekterande, sprida värmefångande cirrusmoln eller sprida solljus i stratosfären.
Själva ordet "geoengineering" antyderteknologi i planetarisk skala. Men vissa forskare har övervägt att genomföra liknande experiment och tekniker på lokaliserade sätt och utforska olika metoder som kan skydda korallrev, skogar och inlandsisar.
Varifrån kom idén för geoteknik?
I allmänhet är detta inte den nyaste idén. År 1965 varnade president Lyndon Johnsons vetenskapliga rådgivande kommitté att jordens reflektionsförmåga kan behöva ökas för att kompensera för ökningen av växthusgasutsläpp. Det är betydelsefullt att tanken på att minska utsläppen verkade inte värt att nämna i denna första presidentrapport om hotet om klimatförändringar någonsin, som författaren Jeff Goodell antecknar i sin bok How to Cool the Planet.
Men den mest kända formen av geoingenjörs solenergiinvolverar sprutning av partiklar i stratosfären. Det kallas ibland "stratosfärisk injektion" eller "stratosfärisk aerosoldispersion". Delvis för att naturen redan har visat att detta är möjligt.
Det mest kända exemplet på naturlig solGeoteknik var utbrottet av berget Pinatubo i Filippinerna sommaren 1991. Sedan släpptes cirka 20 miljoner ton svaveldioxid i atmosfären. Genom att reflektera solljus tillbaka i rymden hjälpte partiklar i stratosfären till att minska den globala temperaturen med cirka 0,5 ° C under de kommande två åren.
Och även om forskare inte har exakta data, enormaVulkanutbrott i det avlägsna förflutna fick liknande konsekvenser. Det är känt att explosionen av berget Tambora i Indonesien 1815 följdes av "Året utan sommar" 1816, en mörk period som kan ha hjälpt till att inspirera till skapandet av två av de mest kända och mörka varelserna i litteraturen - vampyrer och Frankensteins monster.
Sovjetisk klimatolog Mikhail Budyko vanligtvisansågs vara den första som föreslog att vi kan motverka klimatförändringar genom att härma detta vulkaniska fenomen. Han tog upp frågan om möjligheten att bränna svavel i stratosfären i sin publikation från 1974.
Under efterföljande decennier var detta koncept från tid till annanhar förekommit i forskningsartiklar och på vetenskapliga konferenser över tid. Det uppmärksammades dock inte särskilt mycket förrän på sensommaren 2006, då Paul Crutzen, nobelpristagare i atmosfärisk kemi, efterlyste geoteknikforskning i en artikel i tidskriften Climatic Change. Detta blev en mycket diskuterad händelse då Crutzen fick Nobelpriset för sin forskning om farorna med det växande ozonhålet, och en av de kända effekterna av svaveldioxid är ozonnedbrytning.
Med andra ord, han trodde att klimatförändringarna var ett sådant hot att det var värt att "utforska ett botemedel" för vad han ansåg "gift".
Vilka är biverkningarna av geoteknik?
Forskare har kommit med alla möjliga lösningar för att bekämpa klimatförändringar, inklusive ett antal kontroversiella geoteknikstrategier.
Bland de många kan man urskilja flera.
-
Skogsplantering</ p>
Kärnan i metoden: det tillåter bevattning av öknar, till exempel i Australien och Nordafrika, för att plantera miljoner träd som kan absorbera koldioxid.
Nackdel: Denna vegetation kommer också att locka till sig ytterligare solljus.
- Konstgjord havsväld
Kärnan i metoden: Ingenjörer kommer att använda långa rör för att pumpa kallt, näringsrikt vatten uppåt för att kyla havets ytvatten.
Nackdel: Om denna process någonsin slutar, kan det leda till en förändring av värmebalansen i haven och snabb klimatförändring.
- Alkaliserar havet
Kärnan i metoden: Processen innefattar dumpning av kalk i havet för att kemiskt öka absorptionen av koldioxid.
Nackdel: Forskning visar att det är till liten nytta för att minska de globala temperaturerna.
- Befrukta haven med järn
Kärnan i metoden: Det handlar om att dumpa järn i haven för att förbättra tillväxten av fotosyntetiska organismer som kan absorbera koldioxid.
Nackdel: Forskning visar att det är till liten nytta för att minska de globala temperaturerna.
- Solskydd
Kärnan i metoden: Detta minskar mängden solljus som tas emot av jorden genom att reflekterande sulfatbaserade aerosoler släpps ut i atmosfären.
Nackdel: Koldioxid kommer fortfarande att ansamlas i atmosfären.
Geoteknik kommer att lösa problemet med att använda fossila bränslen?
Nej, även om tanken att det är möjligt definitivt är detär anledningen till att vissa energibolagsledare är intresserade av geoteknik. Men även om det fungerar kommer det i bästa fall att ge ett tillfälligt andrum i den ojämna kampen mot klimatförändringarna.
Dessutom hjälper den här metoden inte mycket ieliminering av andra klimatrisker. Till exempel när det gäller försurning av havet eller enorma miljöskador från utvinning och förbränning av fossila bränslen. Spridningen av geoteknik kan förvärra andra störningar i klimatsystemet. Därför kan det inte helt lösa problemet med ständigt ökande utsläpp.
Hur forskas geoteknik?
Under åren sedan publiceringen av artikelnCrutzen, fler och fler forskare har studerat geoteknik, huvudsakligen med hjälp av datasimuleringar eller små laboratorieexperiment för att ta reda på om det faktiskt fungerar, hur det kan göras, vilka typer av partiklar som kan användas och vilka miljöeffekter det kan ge.
Datorsimulering sekventielltvisar att detta kommer att leda till en minskning av den globala temperaturen, havsnivåhöjningen och några andra klimatpåverkan. Men vissa studier har visat att höga doser av vissa partiklar också kan skada det skyddande ozonskiktet, förändra det globala nederbördsmönstret och minska grödotillväxten i vissa områden.
Andra forskare har funnit att dessa risker kan minskas, om de inte elimineras, genom att använda andra partiklar än svaveldioxid och begränsa omfattningen av geoteknik.
Det tror till exempel kemister från Harvarddet kan vara kalciumkarbonat - krita, kalksten, marmor och snäckor. Detta kan vara mindre skadligt för ozonet och utgör inte någon större hälsorisk. Keutschs forskargrupp studerar hur detta ämne påverkar klor- och kväveoxider, som även finns i stratosfären – främst på grund av konstgjorda utsläpp – och påskyndar ozonnedbrytningen. Forskare tror att kalciumkarbonat kan bidra till att minska nivåerna av dessa gaser.
Och inte desto mindre chefen för HarvardForskningsgruppen för planetkylning av aerosol, professor Frank Keutsch, är angelägen om att klargöra att även om de kan "ta bort alla osäkerheter i geoteknikprojektet" och det är framgångsrikt, betyder det inte att klimatförändringarna kommer att lösas.
Anledningen är uppenbar, sa Koich.
"Det löser inte orsaken", sa han."Så när vi gör allt detta och fortsätter att släppa ut koldioxid, måste vi sätta fler och fler partiklar i atmosfären, och någon gång blir det bara ett galet scenario, eller hur?"
I slutändan är det enda stabila och sannalösningen för människor är att ändra deras attityder och beteende. "I vilket fall som helst måste vi minska antalet" eftergivningar "av klimatet," sa han. ”Jag tror att det inte finns några frågor här. Och detta är grunden, utgångspunkten: vi måste minska utsläppen. "
Men ingen kommer att hävda att vi har kommit tilldet slutgiltiga svaret på de flesta av dessa frågor. Forskarna tror att vi måste göra mycket mer modelleringsarbete för att studera dessa frågor mer detaljerat. Det är också uppenbart att det inte finns mycket som simulering kan berätta för oss, varför vissa föreslår små utomhusexperiment.
Har någon gjort riktiga geoingenjörsexperiment?
- 2009 genomförde ryska forskare bådabetraktades som det första öppna geoingenjörsexperimentet. De installerade aerosolgeneratorer på en helikopter och en bil och sprutade partiklar upp till 200 meter höga. I en artikel som publicerades i den ryska tidskriften Meteorology and Hydrology sa forskare att experimentet minskade mängden solljus som når ytan. Det är dock värt att notera att Yuri Izrael, en känd klimatskeptiker, var studiens ledande författare samt redaktör för tidskriften.
- Ett av de första försöken att genomföra ett experiment,som öppet hade annonserats i förväg som relaterade till geoteknik, känt som SPICE-projektet, avvisades slutligen. Tanken var att pumpa partiklarna genom ett rör på en ballong, som skulle sprida dem i stratosfären. Men förslaget utlöste en stark offentlig reaktion, särskilt efter att det visade sig att vissa forskare redan hade ansökt om patent på tekniken.
- Harvardforskare (Koich-gruppen) föreslognästa och mest formella geoteknik-experiment hittills. De hoppas kunna lansera en ballong utrustad med propellrar och sensorer som sprutar små mängder kalciumkarbonat in i stratosfären. Planet skulle sedan flyga genom plymen och försöka mäta saker som hur mycket partiklarna är utspridda, hur de interagerar med andra gaser och hur mycket de reflekteras. Teamet har redan samlat in pengar, bildat en rådgivande kommitté, ingått avtal med ett ballongföretag och börjat utveckla nödvändig utrustning.
- Under tiden forskare från WashingtonUniversitetet, i samarbete med Xerox Research Center i Palo Alto och andra grupper, har föreslagit små experiment som en del av ett större forskningsprogram för att lära sig mer om potentialen för "ljusare havsmoln." Idén, pionjär av den brittiska fysikern John Latham 1990, är att sprutning av små saltpartiklar från havsvatten på lågt liggande moln ovanför havet kan skapa ytterligare droppar, vilket ökar ytorna - och därmed reflektionsförmågan - hos molnen. Teamet samlar för närvarande in pengar för att utveckla ett "forskningsverktyg för molnfysik" och testa det genom att spruta en liten mängd havssaltdimma utanför USA: s Stillahavskust.
- Enligt Nature har det också gjorts försöknågra tidiga försök inom andra områden inom geoteknik, inklusive över ett dussin så kallade järnbefruktningsexperiment med öppet hav. Tanken är att utsläpp av järn i vattnet kommer att stimulera tillväxt av fytoplankton, vilket drar koldioxid ur luften. Men forskare undrar hur bra det fungerar och vilka biverkningar det kan ha på havets ekosystem. Miljögrupper och andra organisationer har också kritiserat tidiga försök inom detta område och hävdar att de genomfördes utan ordentligt tillstånd eller vetenskaplig tillsyn.
Gör någon egentligen geoingenjör?
Forskarna betonar att dessa experimentär inte riktig geoteknik: mängden material som är inblandad är för liten för att ändra den globala temperaturen. Faktum är att ingen gör geoteknik i planet skala idag, trots olika konspirationsteorier om denna poäng.
Naturligtvis bränner en enorm mängdFossila bränslen är en form av geoteknik, men oavsiktligt, dumt och farligt. Dessutom har svavelföroreningar från kolanläggningar och fartyg sannolikt lett till en minskning av de globala temperaturerna. Och ja, nya FN-regler som kräver att fartyg släpper ut mindre svavel kan faktiskt höja temperaturen något.
Det finns också en lång och rik historiaUSA och Kinas försök att så moln med partiklar för att öka mängden snö eller nederbörd. Men resultaten är mycket blandade, och att ändra lokalt väder är ett steg för långt från att försöka förändra hela klimatsystemet.
Hur mycket kontrovers är geoteknik?
Mycket av. Vetenskapssamhället har verkliga farhågor om att bedriva, undersöka eller till och med diskutera geoteknik.
Kritiker hävdar den öppna konversationen ompotentialen för en teknisk ”lösning” på klimatförändringar kommer att underlätta trycket för att ta itu med den grundläggande orsaken till problemet: stigande växthusgasutsläpp. Vissa människor tycker att utomhusexperimentering är en hal sluttning. Detta kan skapa incitament för ännu större experiment, och under tiden har ett kollektivt beslut om säkerheten för geoteknik ännu inte fattats.
Teknik som inte känner till några nationella gränser ocksåställer svåra, om inte oöverstigliga, geopolitiska frågor. Vem ska bestämma, och vem som kan säga, om det är värt att fortsätta studera geoteknik? Hur väljer jag en enda global medeltemperatur att sträva efter, eftersom den kommer att påverka olika länder på olika sätt? Och om mänskligheten inte kan nå enighet, kan ett sådant globalt arbete med många frågor och variabler framkalla konflikter och till och med krig?
Vissa hävdar att det rör sig om dettakomplexa system, liksom klimatet, är inte ett bekymmer för människan. Eller att det helt enkelt är dumt att motverka en förorenare mot en annan, eller försöka åtgärda ett teknokratiskt misslyckande med en teknokratisk lösning.
Varför diskuteras dessa idéer alls?
Få seriösa forskare skulle beskriva sig själva som förespråkare för geoteknik.
Forskarna som studerar det bekänner sigambivalens och medge öppet att detta inte är den bästa lösningen på problemet med klimatförändringar. Men de är också oroliga över att samhället ignorerar farliga nivåer av uppvärmning och extremt väder när de fortsätter att bygga kraftverk, bilar och städer som kommer att producera växthusgaser i årtionden. Således säger ett växande antal forskare att det helt enkelt skulle vara oansvarigt att inte undersöka vad som potentiellt skulle kunna rädda många, många liv, liksom arter och ekosystem. Men under förutsättning att arbetet med att minska utsläppen inte glöms bort.
Förespråkare för geoteknik erkänner faran, menställa sig själva frågan - i jämförelse med vad? Är geoteknik farligare än hungersnöd, översvämningar, bränder, utrotningar och migration orsakad av klimatförändringar - fenomen vi redan står inför? När dessa effekter förvärras kan allmänheten och beslutsfattarna tycka att det är en risk att ta hand om atmosfären på hela planeten.
Det växande fallet för geoteknik
Ändra utan någon avgörande åtgärdklimatet kan döda ungefär en halv miljon människor årligen i mitten av detta århundrade på grund av hunger, översvämningar, värmestress och mänsklig konflikt. Att förebygga temperaturer upp till 2 ° C över före industriella nivåer, som länge anses vara ett farligt område som ska undvikas till varje pris, verkar nu nästan omöjligt. Enligt FN: s mellanstatliga panel för klimatförändringar skulle detta innebära att växthusgasutsläppen minskade med så mycket som 70 procent fram till 2050. Detta kan mycket väl kräva utveckling av teknik som kan suga miljarder ton koldioxid från atmosfären.
Enligt en studie av London Committee onklimatförändringar, en skillnad på en eller till och med två grader - detta är ytterligare en fjärdedel av en miljard människor utan tillförlitlig tillgång till vatten, mer än hundra miljoner människor är mottagliga för översvämningar och en betydande minskning av avkastningen över hela världen.
Läs också
På sjukdagens dag 3 förlorar de flesta COVID-19-patienter luktkänslan och lider ofta av en rinnande näsa
Hittade 24 planeter som är mer lämpade för livet än jorden
Doomsday-glaciären visade sig vara farligare än forskare trodde. Vi berättar det viktigaste