Войти
Выхлоп с кораблей уже вызывает появление все более ярких облаков над океанами. Морское облако Осветляющий также известный как морские засев облаков и морское облако инженерия является предлагаемым управлением солнечной радиации климата инженерной техники, которая бы облако ярче, отражая небольшую часть поступающего солнечного света обратно в космос для того, чтобы компенсировать антропогенное глобальное потепление. Наряду с закачкой стратосферного аэрозоля, это один из двух методов управления солнечным излучением, которые могут иметь наиболее ощутимое влияние на климат. Предполагается, что увеличение альбедо Земли в сочетании с сокращением выбросов парниковых газов, удалением углекислого газа и адаптацией уменьшит изменение климата и его риски для людей и окружающей среды. Ожидается, что в случае реализации охлаждающий эффект будет ощущаться быстро и будет обратимым в довольно короткие сроки. Однако остаются технические препятствия на пути крупномасштабного осветления морских облаков. При таком изменении сложных климатических систем тоже есть риски.
Повышение яркости морских облаков основано на явлениях, которые в настоящее время наблюдаются в климатической системе. Сегодня частицы выбросов смешиваются с облаками в атмосфере и увеличивают количество отражаемого ими солнечного света, уменьшая потепление. Этот «охлаждающий» эффект оценивается в диапазоне от 0,5 до 1,5 ° C и является одним из самых важных неизвестных в климате. Повышение яркости морских облаков предполагает создание аналогичного эффекта с использованием безвредного материала (например, морской соли), доставляемого в облака, которые наиболее восприимчивы к этим эффектам (морские слоисто-кучевые облака).
Большинство облаков обладают достаточной отражающей способностью, отражая приходящую солнечную радиацию обратно в космос. Увеличение альбедо облаков приведет к увеличению отраженной части приходящей солнечной радиации, которая, в свою очередь, охладит планету. Облака состоят из капель воды, а облака с более мелкими каплями обладают большей отражающей способностью (из-за эффекта Туми ). Ядра облачной конденсации необходимы для образования капель воды. Центральная идея, лежащая в основе осветления морских облаков, заключается в добавлении аэрозолей в атмосферные места, где образуются облака. Затем они будут действовать как ядра конденсации облаков, увеличивая альбедо облаков.
В морской среде наблюдается дефицит ядер конденсации облаков из-за более низкого уровня пыли и загрязнения в море, поэтому осветление морских облаков над океаном было бы более эффективным, чем над сушей. Фактически, увеличение яркости морских облаков в небольшом масштабе уже происходит непреднамеренно из-за аэрозолей в выхлопных газах судов, оставляющих следы судов. Различные режимы облачности, вероятно, будут иметь разную чувствительность к стратегиям осветления, при этом морские слоисто-кучевые облака (низкие слоистые облака над регионами океана) наиболее чувствительны к изменениям аэрозолей. Таким образом, эти морские слоисто-кучевые облака обычно предлагаются в качестве подходящей цели. Они обычны в более прохладных регионах субтропических и средних широтных океанов, где их покрытие может превышать 50% в среднем за год.
Основным возможным источником дополнительных ядер конденсации облаков является соль из морской воды, хотя есть и другие.
Несмотря на то, что важность аэрозолей для образования облаков в целом хорошо известна, остается много неопределенностей. Фактически, в последнем отчете МГЭИК взаимодействия аэрозолей и облаков рассматриваются как одна из основных текущих проблем моделирования климата в целом. В частности, количество капель не увеличивается пропорционально, когда присутствует больше аэрозолей, а может даже уменьшаться. Экстраполировать влияние частиц на облака, наблюдаемые в микрофизическом масштабе, на региональный, климатически значимый масштаб непросто.
Свидетельства моделирования глобальных климатических эффектов повышения яркости морских облаков остаются ограниченными. Текущие исследования в области моделирования показывают, что повышение яркости морских облаков может существенно охладить планету. По оценкам одного исследования, он может производить в среднем по миру 3,7 Вт / м 2 отрицательного воздействия. Это будет противодействовать потеплению, вызванному удвоением доиндустриальной концентрации углекислого газа в атмосфере, или примерно на 3 градуса Цельсия, хотя модели показали меньшую мощность. Исследование 2020 года обнаружило существенное увеличение отражательной способности облаков в результате судоходства в бассейне юго-восточной Атлантики, предполагая, что испытание MCB в региональном масштабе в регионах с преобладанием слоисто-кучевых облаков может быть успешным.
Климатические воздействия повышения яркости морских облаков будут быстро реагирующими и обратимыми. Если бы яркость изменилась по интенсивности или полностью прекратилась, тогда яркость облаков отреагировала бы в течение нескольких дней или недель, поскольку частицы ядер конденсации облаков осаждаются естественным образом.
Опять же, в отличие от закачки стратосферного аэрозоля, осветление морских облаков можно было бы использовать на региональном уровне, хотя и ограниченным образом. Морские слоисто-кучевые облака обычны в определенных регионах, особенно в восточной части Тихого океана и восточной части южной части Атлантического океана. Типичным результатом исследований с использованием моделирования было стойкое похолодание Тихого океана, подобное явлению «Ла-Нинья», и, несмотря на локализованный характер изменения альбедо, увеличение полярного морского льда. Недавние исследования нацелены на то, чтобы сделать результаты моделирования, полученные на основе различных моделей, сопоставимыми.
Существует некоторый потенциал для изменений в характере и амплитуде осадков, хотя моделирование предполагает, что эти изменения, вероятно, меньше, чем изменения в случае закачки стратосферного аэрозоля, и значительно меньше, чем в случае неослабевающего антропогенного глобального потепления.
Повышение яркости морских облаков было первоначально предложено Джоном Лэтэмом в 1990 году.
Поскольку облака остаются основным источником неопределенности в изменении климата, некоторые исследовательские проекты, посвященные отражательной способности облаков в общем контексте изменения климата, позволили получить представление о повышении яркости морских облаков. Например, в рамках одного проекта был выпущен дым позади кораблей в Тихом океане и отслеживалось воздействие твердых частиц на облака. Хотя это было сделано для того, чтобы лучше понять облака и изменение климата, исследование имеет значение для повышения яркости морских облаков.
Исследовательская коалиция под названием « Осветление морских облаков» была сформирована для координации исследовательской деятельности. Предлагаемая программа включает моделирование, полевые эксперименты, разработку технологий и исследования политики для изучения эффектов аэрозолей облаков и повышения яркости морских облаков. Предлагаемая программа в настоящее время служит моделью для экспериментальных (экологически безопасных) программ в атмосфере. Основанный в 2009 году Келли Вансер при поддержке Кена Калдейры, проект сейчас находится в Вашингтонском университете. Его соруководителями являются Роберт Вуд, Томас Акерман, Филип Раш, Шон Гарнер (PARC) и Келли Вансер (Silver Lining). Руководит проектом Сара Доэрти.
Судоходная отрасль, возможно, проводила непреднамеренный эксперимент по осветлению морских облаков из-за выбросов судов, что привело к снижению глобальной температуры на целых 0,25 ˚C ниже, чем в противном случае. Исследование 2020 года обнаружило существенное увеличение отражательной способности облаков в результате судоходства в бассейне юго-восточной Атлантики, предполагая, что испытание MCB в региональном масштабе в регионах с преобладанием слоисто-кучевых облаков может быть успешным.
Осветление морских облаков рассматривается как способ затемнить и охладить коралловые рифы, такие как Большой Барьерный риф.
Ведущий предлагаемый метод осветления морских облаков состоит в создании мелкодисперсного солевого тумана из морской воды и его доставке в целевые берега морских слоисто-кучевых облаков с судов, пересекающих океан. Для этого требуется технология, которая может генерировать частицы морской соли оптимального размера (~ 100 нм) и доставлять их с достаточной силой и масштабом, чтобы проникать в низколежащие морские облака. Образующийся в результате аэрозольный туман должен затем непрерывно доставляться в целевые облака над океаном.
В самых ранних опубликованных исследованиях Джон Латем и Стивен Солтер предложили флот из примерно 1500 беспилотных кораблей типа «Ротор» или кораблей Флеттнера, которые будут распылять в воздух туман, образованный из морской воды. Суда будут распылять капли морской воды со скоростью примерно 50 кубических метров в секунду на большую часть поверхности океана Земли. Энергия для роторов и корабля могла быть получена от подводных турбин. Солтер и его коллеги предложили использовать активные гидрофильтры с регулируемым шагом для увеличения мощности. [1]
Последующие исследователи определили, что эффективность транспорта имеет значение только для масштабного использования, а для исследовательских требований можно использовать стандартные суда. (Некоторые исследователи рассматривали самолет как вариант, но пришли к выводу, что это будет слишком дорого. Технология генерации и доставки капель имеет решающее значение для прогресса, и технологические исследования были сосредоточены на решении этой сложной проблемы.
Были предложены и не учитывались другие методы, в том числе: (1) Использование небольших капель морской воды в воздухе через океаническую пену. Когда пузыри в пенах лопаются, они поднимают маленькие капельки морской воды. (2) Использование пьезоэлектрического преобразователя. Это создало бы фарадеевские волны на свободной поверхности. Если волны достаточно крутые, капли морской воды будут выбрасываться с гребней, и образующиеся частицы соли могут попасть в облака. Однако требуется значительное количество энергии. (3) Электростатическое распыление капель морской воды. Этот метод предполагает использование мобильных платформ для опрыскивания, которые перемещаются, чтобы приспособиться к изменяющимся погодным условиям. Это тоже может быть на беспилотных кораблях. (4) Использование двигателя или выбросов дыма в качестве источника CCN. Также предлагались частицы парафинового масла, хотя их жизнеспособность не принималась во внимание.
Затраты на осветление морских облаков остаются в значительной степени неизвестными. Один научный доклад предполагал ежегодные затраты примерно от 50 до 100 миллионов британских фунтов (примерно от 75 до 150 миллионов долларов США ). В отчете национальных академий США предлагается ежегодно выделять около пяти миллиардов долларов США на крупную программу развертывания (снижение радиационного воздействия на 5 Вт / м 2).
Повышение яркости морских облаков будет регулироваться в первую очередь международным правом, поскольку оно, скорее всего, будет происходить за пределами территориальных вод стран и повлияет на окружающую среду других стран и океанов. По большей части будет применяться международное право, регулирующее управление солнечным излучением в целом. Например, согласно обычному международному праву, если бы страна проводила или одобряла деятельность по осветлению морских облаков, которая представляла бы значительный риск причинения вреда окружающей среде других стран или океанам, то эта страна была бы обязана минимизировать этот риск. в соответствии со стандартом должной осмотрительности. В этом случае стране необходимо будет запросить разрешение на деятельность (если она будет проводиться частным лицом), выполнить предварительную оценку воздействия на окружающую среду, уведомить потенциально затронутые страны и сотрудничать с ними, информировать общественность и разработать планы для возможна авария.
Мероприятия по осветлению морских облаков будут регулироваться международным морским правом, и в частности Конвенцией Организации Объединенных Наций по морскому праву (UNCLOS). Стороны ЮНКЛОС обязаны «защищать и сохранять морскую среду», в том числе путем предотвращения, сокращения и контроля загрязнения морской среды из любого источника. «Морская среда» не определяется, но широко интерпретируется как включающая в себя воду океана, формы жизни и воздух выше. «Загрязнение морской среды» определяется таким образом, что включает в себя глобальное потепление и парниковые газы. Таким образом, ЮНКЛОС можно интерпретировать как обязывающую вовлеченные Стороны использовать такие методы, как осветление морских облаков, если они будут признаны эффективными и экологически безвредными. Неясно, может ли само осветление морских облаков быть таким загрязнением морской среды. В то же время, борясь с загрязнением, Стороны «не должны прямо или косвенно переносить ущерб или опасности с одного района на другой или преобразовывать один тип загрязнения в другой». Если выяснится, что повышение яркости морских облаков причиняет ущерб или создает опасность, ЮНКЛОС может запретить это. Если деятельность по осветлению морских облаков должна была быть «морскими научными исследованиями» - также неопределенным термином, - тогда Стороны ЮНКЛОС имеют право проводить исследования с некоторыми оговорками. Как и все другие корабли, те, которые будут проводить осветление морских облаков, должны нести флаг страны, которая дала им на это разрешение и с которой корабль имеет реальную связь, даже если корабль беспилотный или автоматизированный. Государство под флагом должно осуществлять свою юрисдикцию над этими судами. Юридические последствия будут зависеть, среди прочего, от того, будет ли деятельность осуществляться в территориальных водах, исключительной экономической зоне (ИЭЗ) или открытом море ; и было ли это научное исследование или нет. Прибрежным государствам необходимо будет одобрить любую деятельность по осветлению морских облаков в своих территориальных водах. В ИЭЗ судно должно соответствовать законам и постановлениям прибрежного государства. Похоже, что государству, проводящему мероприятия по осветлению морских облаков в ИЭЗ другого государства, не потребуется разрешение последнего, если только эта деятельность не связана с морскими научными исследованиями. В этом случае прибрежное государство должно предоставить разрешение при нормальных обстоятельствах. Государства, как правило, могут свободно проводить мероприятия по осветлению морских облаков в открытом море при условии, что это делается с «должным учетом» интересов других государств. Существует некоторая юридическая неясность в отношении беспилотных или автоматизированных судов.
Повышение яркости морских облаков, по-видимому, имеет большинство преимуществ и недостатков управления солнечной радиацией в целом. Например, в настоящее время он кажется недорогим по сравнению с ущербом от изменения климата и сокращением выбросов парниковых газов, быстродействующим и обратимым в своем прямом климатическом воздействии. У него есть некоторые преимущества и недостатки по сравнению с другими предлагаемыми методами управления солнечным излучением.
По сравнению с другими предлагаемыми методами управления солнечным излучением, такими как закачка стратосферных аэрозолей, осветление морских облаков может быть частично локализовано по своим эффектам. Это могло бы, например, использоваться для стабилизации ледникового щита Западной Антарктики. Кроме того, для осветления морских облаков, как это в настоящее время предполагается, будут использоваться только природные вещества, морская вода и ветер, вместо того, чтобы вносить в окружающую среду вещества, созданные человеком.
