Войти
Предлагаемое управление солнечным излучением с помощью привязного аэростата для впрыскивания сульфатных аэрозолей в стратосферу. Управление солнечным излучением (SRM) - это тип инженерии климата, в котором солнечный свет (солнечное излучение) отражается, чтобы ограничить или обратить вспять глобальное потепление. Предлагаемые методы включают увеличение планетарного альбедо, например, с помощью инъекции стратосферного аэрозоля сульфата. Также были предложены восстановительные методы защиты естественных отражателей тепла, включая морской лед, снег и ледники. Их основные преимущества в качестве подхода к климатической инженерии - это скорость, с которой они могут быть развернуты и полностью активны, их потенциально низкие финансовые затраты и обратимость их прямого климатического воздействия.
Управление солнечным излучением может служить временной мерой, в то время как уровни парниковых газов в атмосфере снижаются за счет сокращения выбросов парниковых газов и удаления двуокиси углерода. SRM не снижает концентрации парниковых газов в атмосфере и, таким образом, не решает таких проблем, как закисление океана, вызванное избытком двуокиси углерода (CO 2). Однако, поскольку SRM может вернуть средние глобальные температуры к доиндустриальным уровням, он может предотвратить изменение климата, вызванное глобальным потеплением.
В среднем за год и день атмосфера Земли получает 340 Вт / м солнечного излучения от Солнца. Из-за более высоких концентраций парниковых газов в атмосфере чистая разница между количеством солнечного света, поглощаемого Землей, и количеством, излучаемым обратно в космос, выросла с 1,7 Вт / м в 1980 году до 3,1 Вт / м в 2019. Этот чистый дисбаланс, называемый радиационным воздействием, означает, что Земля поглощает больше энергии, чем выделяет, что приводит к повышению средней глобальной температуры. Цель SRM - уменьшить радиационное воздействие за счет увеличения отражательной способности Земли (альбедо). Такого увеличения примерно на 1% было бы достаточно для устранения радиационного воздействия и, следовательно, глобального потепления.
Еще в 1974 году российский эксперт Михаил Будыко предположил, что если глобальное потепление когда-либо станет серьезной угрозой,, мы могли бы противостоять этому с помощью полетов самолетов в стратосфере, сжигая серу, чтобы создавать аэрозоли, которые отражали бы солнечный свет. В последние годы кандидат в президенты США Эндрю Янг включил финансирование исследований SRM в свою политику в области климата и предложил использовать их в качестве чрезвычайного варианта. Ежегодная стоимость доставки достаточного количества серы для противодействия ожидаемому парниковому потеплению оценивается в 8 миллиардов долларов США, что составляет около 1 доллара на человека в мире.
Один из наиболее широко рассматриваемых методов SRM - это рассеивать отражающие аэрозоли, такие как диоксид серы, в стратосфере для снижения или устранения высоких глобальных температур, вызванных эффектом парниковых газов. Это явление происходит естественным образом в результате извержения вулканов. В 1991 году в результате массового извержения горы Пинатубо в стратосферу было выброшено большое количество диоксида серы, что привело к зарегистрированному снижению глобальной средней температуры примерно на 0,5 ° C (0,9 ° F) в течение следующих нескольких лет.
SRM широко рассматривается как дополнение, а не замена усилий по смягчению последствий изменения климата и адаптации. Королевское общество заключило в своем отчете за 2009 год: «Методы геоинженерии не заменяют смягчения последствий изменения климата и должны рассматриваться только как часть более широкого пакета вариантов решения проблемы изменения климата». Гарвард Университет запустил свою программу исследований солнечной геоинженерии под общим заявлением о том, что «солнечная геоинженерия, в частности, не может заменить сокращение выбросов (смягчение последствий) или справиться с изменяющимся климатом (адаптация); тем не менее, она может дополнить эти усилия».
Национальная академия наук заявила в отчете за 2015 год: «Исследования моделирования показали, что большое количество похолоданий, эквивалентных по масштабу прогнозируемому потеплению, из-за удвоения CO 2 концентрация в атмосфере может быть произведена за счет попадания в стратосферу десятков миллионов тонн аэрозолей.... Предварительные результаты моделирования показывают, что изменение альбедо может противодействовать многим разрушительным эффектам высокой экологичности
Было высказано предположение, что увеличение альбедо на 2% примерно вдвое уменьшит эффект от удвоения концентрации CO 2 в атмосфере. SRM был предложен как средство стабилизации регионального климата - например, ограничение волн жары, но точный контроль над географическими границами эффекта неразумно предполагать. Даже если эффекты в компьютерных имитационных моделях или маломасштабных вмешательств известны, могут возникнуть кумулятивные проблемы, такие как истощение озонового слоя, которые становятся очевидными только в результате крупномасштабных экспериментов.
Управление солнечным излучением имеет определенные преимущества по сравнению с сокращением выбросов, адаптацией и удалением диоксида углерода. Его эффект противодействия изменению климата может проявиться очень быстро, примерно через несколько месяцев после внедрения, в то время как эффекты сокращения выбросов и удаления углекислого газа откладываются, потому что изменение климата, которое они предотвращают, само задерживается. Предполагается, что некоторые предлагаемые методы управления солнечным излучением будут иметь очень низкие прямые финансовые затраты на реализацию по сравнению с ожидаемыми затратами как на неослабевающее изменение климата, так и на агрессивное смягчение его последствий. Это создает другую структуру проблемы. В то время как обеспечение сокращения выбросов и удаления двуокиси углерода представляет проблемы коллективных действий (поскольку обеспечение более низкой концентрации двуокиси углерода в атмосфере является общественным благом ), отдельная страна или несколько стран могут осуществлять управление солнечным излучением. Наконец, прямые климатические эффекты управления солнечной радиацией обратимы в короткие сроки.
Помимо неполного устранения климатического воздействия парниковых газов, есть и другие важные проблемы с управлением солнечным излучением как формой климатической инженерии. SRM является временным по своему эффекту, и, таким образом, любое долгосрочное восстановление климата будет зависеть от долгосрочного SRM, если впоследствии не было использовано удаление двуокиси углерода. Однако краткосрочные программы SRM потенциально полезны.
Управление солнечным излучением не удаляет парниковые газы из атмосферы и, таким образом, не снижает других эффектов от этих газов, таких как закисление океана. Хотя это не аргумент против регулирования солнечной радиации как такового, это аргумент против использования климатической инженерии, исключая сокращение выбросов парниковых газов.
Большая часть информации по управлению солнечным излучением получена из моделей и компьютерных симуляций. Фактические результаты могут отличаться от прогнозируемого эффекта. Полные эффекты различных предложений по управлению солнечным излучением еще недостаточно изучены. Предсказать конечный эффект проектов может быть сложно, поскольку в настоящее время модели дают разные результаты. В случае систем, которые включают переломных моментов, эффекты могут быть необратимыми. Кроме того, в большинстве моделей до настоящего времени учитываются эффекты использования управления солнечной радиацией для полного противодействия повышению глобальной средней температуры поверхности, возникающему в результате удвоения или четырехкратного увеличения доиндустриальной концентрации углекислого газа. Согласно этим предположениям, он чрезмерно компенсирует изменения в количестве осадков в результате изменения климата. Управление солнечной радиацией, скорее всего, будет оптимизировано таким образом, чтобы уравновесить противодействие изменениям температуры и осадков, компенсировать некоторую часть изменения климата и / или замедлить темпы изменения климата.
Возможны непредвиденные климатические последствия управления солнечным излучением, такие как значительные изменения гидрологического цикла, которые нельзя предсказать. по моделям, используемым для их планирования. Такие эффекты могут быть кумулятивными или хаотическими по своей природе. Разрушение озонового слоя - это риск методов, включающих доставку серы в стратосферу. Не все побочные эффекты являются отрицательными, и некоторые исследования предсказывают повышение сельскохозяйственной продуктивности благодаря сочетанию более рассеянного света и повышенной концентрации углекислого газа. В недавнем исследовании (2019 г.), опубликованном в Nature Climate Change компьютерное моделирование, проверили результаты, когда солнечная геоинженерия снизила вдвое потепление, вызванное удвоением CO2 (половина SG). В исследовании сделан вывод: «... ни температура, ни доступность воды, ни экстремальные температуры, ни экстремальные осадки не усугубляются при половинном SG при усреднении по любому региону Специального отчета Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) об экстремальных явлениях (SREX)». Один автор исследования Дэвид Кейт из Гарвардского университета объясняет: «Большая неопределенность остается, но климатические модели предполагают, что геоинженерия может дать удивительно однородные преимущества».
Если бы управление солнечным излучением маскировало значительное потепление, а затем резко прекратится, климат быстро потеплеет. Это вызовет внезапный рост глобальных температур до уровней, которые существовали бы без использования техники климатической инженерии. Быстрое повышение температуры может привести к более серьезным последствиям, чем постепенное повышение такой же величины.
Лидеры стран и другие участники могут расходиться во мнениях относительно того, следует ли, как и в какой степени использовать управление солнечным излучением, что может обострить международную напряженность.
В 1976 году 85 стран подписали Конвенцию ООН о запрещении военного или любого другого враждебного использования средств воздействия на окружающую среду. Конвенция об изменении окружающей среды обычно запрещает использование методов климатической инженерии в качестве оружия. Однако это не исключает риска. Если довести до уровня управляемости и точности, которые в настоящее время не считаются возможными, методы климатической инженерии теоретически могут быть использованы вооруженными силами, чтобы вызвать засухи или голод. Теоретически их можно было бы использовать просто для того, чтобы сделать условия на поле боя более благоприятными для той или иной стороны в войне.
Кен Калдейра из Карнеги сказал: «Это затруднит достижение широкий консенсус относительно разработки и управления этими технологиями, если есть подозрения, что получение военного преимущества является основной мотивацией для их разработки... "
Управление солнечным излучением с помощью аэрозоли или облачный покров повлекут за собой изменение соотношения между прямым и непрямым солнечным излучением. Это повлияет на жизнь растений и солнечную энергию. Предполагается, что проекты нагнетания стратосферы аэрозоля окажут значительное влияние на внешний вид неба, в частности, дымка голубого неба и изменение внешнего вида закаты. Аэрозоли влияют на формирование облаков, особенно перистые облака.
Эти проекты направлены на изменение атмосферы, либо за счет увеличения естественных стратосферных аэрозолей, либо за счет использования искусственные методы, такие как отражающие воздушные шары.
инжекция стратосферных частиц для климатической инженерии Введение отражающих аэрозолей в стратосферу - это предлагаемый метод управления солнечным излучением, который получил наиболее устойчивое внимание. Этот метод может дать более 3,7 Вт / м глобального усредненного отрицательного воздействия, что достаточно, чтобы полностью компенсировать потепление, вызванное удвоением CO 2, что является общим эталоном для оценки будущих климатических сценариев. Сульфаты - это наиболее часто предлагаемые аэрозоли для климатической инженерии, поскольку есть хороший естественный аналог (и свидетельства) извержений вулканов. Взрывные извержения вулканов выбрасывают в стратосферу большие количества сернистого газа, который образует сульфатный аэрозоль и охлаждает планету. Были предложены альтернативные материалы, такие как использование фотофоретических частиц, диоксида титана и алмаза. Доставка могла быть достигнута с помощью артиллерии, самолета (например, высоколетящего F15-C) или аэростатов. Вообще говоря, нагнетание стратосферного аэрозоля считается относительно более надежным методом климатической инженерии, хотя и сопряжено с серьезными потенциальными рисками и проблемами при его реализации. Риски включают изменение количества осадков и, в случае серы, возможное истощение озонового слоя.
Были предложены различные методы отражения облаков, например, предложенный Джоном Лэтэмом и Стивеном Солтером, который работает путем распыления морская вода в атмосфере для увеличения отражательной способности облаков. Дополнительные ядра конденсации, создаваемые брызгами, изменят распределение капель по размерам в существующих облаках, сделав их белее. Опрыскиватели будут использовать флот беспилотных роторных кораблей, известных как суда Флеттнера, для распыления тумана, созданного из морской воды, в воздух, чтобы сгущать облака и, таким образом, отражать больше излучения от Земли. Эффект отбеливания создается за счет использования очень маленьких ядер конденсации облаков, которые отбеливают облака из-за эффекта Туми.
. Этот метод может дать более 3,7 Вт / м глобального усредненного отрицательного воздействия, которого достаточно, чтобы обратить вспять эффект потепления от удвоения CO 2.
Улучшение естественного морского цикла серы путем удобрения небольшой его части железом - обычно считается методом очистки от парниковых газов - также может увеличивать отражение солнечного света. Такое удобрение, особенно в Южном океане, увеличило бы производство диметилсульфида и, следовательно, облачность отражательную способность. Это потенциально может быть использовано в качестве регионального управления солнечной радиацией, чтобы замедлить антарктический лед от таяния. Такие методы также имеют тенденцию связывать углерод, но увеличение альбедо облаков также является вероятным эффектом.
Альбедо нескольких типов крыш Покраска кровельных материалов в белый или бледный цвет для отражения солнечного излучения, известная как « Технология холодной крыши 'поощряется законодательством в некоторых регионах (особенно в Калифорнии). Эффективность этого метода ограничена ограниченной площадью поверхности, доступной для лечения. Этот метод может давать от 0,01 до 0,19 Вт / м глобального усредненного отрицательного воздействия, в зависимости от того, относятся ли к нему города или все поселения. Это мало по сравнению с 3,7 Вт / м положительного воздействия от удвоения CO 2. Более того, в то время как в небольших случаях это может быть достигнуто с небольшими затратами или бесплатно путем простого выбора различных материалов, это может быть дорогостоящим при реализации в более крупном масштабе. В отчете Королевского общества за 2009 год говорится, что «общая стоимость« метода белой крыши », покрывающего 1% поверхности земли (около 10 м), составит около 300 миллиардов долларов в год, что делает этот метод одним из наименее эффективных и рассмотрены самые дорогие методы ". Однако это может снизить потребность в кондиционировании воздуха, которое выделяет CO 2 и способствует глобальному потеплению.
Добавление световозвращающих пластиковых листов, покрывающих 67 000 квадратных миль (170 000 км) пустыни каждый год в период с 2010 по 2070 год для отражения энергии Солнца, может дать глобальное среднее значение 1,74 Вт / м отрицательного воздействия. Хотя этого недостаточно, чтобы полностью компенсировать 3,7 Вт / м положительного воздействия от удвоения CO 2, это все равно будет значительным вкладом в него и компенсирует текущий уровень потепления (примерно 1,7 Вт / м).). Однако эффект будет сильно региональным и не будет идеальным для контроля усыхания Арктики, что является одной из наиболее серьезных проблем, возникающих в результате глобального потепления. Более того, изменение альбедо пустыни было бы дорогостоящим, могло бы конкурировать с другими видами землепользования и иметь серьезные негативные экологические последствия. Наконец, общая площадь, необходимая в течение 2010–70 годов, больше, чем все неполярные пустыни вместе взятые.
Также предлагались океанические пены с использованием микроскопических пузырьков, взвешенных в верхних слоях световой зоны. Менее затратное предложение состоит в том, чтобы просто удлинить и осветлить существующие следы судов.
Образование морского льда в Арктике может быть усилено путем откачки более холодной воды на поверхность. Морской (и наземный) лед может быть утолщен за счет увеличения альбедо с помощью сфер из кремнезема. Ледники, впадающие в море, можно стабилизировать, заблокировав поток теплой воды к леднику. Соленую воду можно выкачать из океана и выпустить снег на ледяной щит Западной Антарктики.
Лесовосстановление в тропических районах имеет охлаждающий эффект. Вырубка высокогорных широт и высокогорных высотных лесов обнажает снег и, таким образом, увеличивает альбедо.
Были предложены изменения пастбищ для увеличения альбедо. Этот метод может дать 0,64 Вт / м глобального усредненного отрицательного воздействия, что недостаточно для компенсации 3,7 Вт / м положительного воздействия от удвоения CO 2, но может внести незначительный вклад.
Был предложен отбор или генетическая модификация коммерческих культур с высоким альбедо. Преимущество этого заключается в том, что он относительно прост в реализации, поскольку фермеры просто переключаются с одного сорта на другой. В областях с умеренным климатом может наблюдаться охлаждение на 1 ° C в результате применения этой техники. Этот метод является примером био-геоинженерии. Этот метод может дать глобально усредненное отрицательное воздействие 0,44 Вт / м, что недостаточно для компенсации 3,7 Вт / м положительного воздействия от удвоения CO 2, но может внести незначительный вклад.
Проекты климатической инженерии космического базирования (космические зонтики ) рассматриваются многими комментаторами и учеными как очень дорогие и технически сложные, с Королевское общество предполагает, что «затраты на создание такой космической армады в течение относительно короткого периода, когда геоинженерия SRM может считаться применимой (десятилетия, а не столетия), скорее всего, сделают ее неконкурентоспособной с другими подходами SRM».
Предложено Роджером Энджелом с целью отражать часть солнечного света в космос с помощью зеркал , вращающихся вокруг Земли.
Добыча лунной пыли для создания защитного облака была предложена Кертисом Струком из Университета штата Айова в статье Эймс.
Основная функция космоса линза для смягчения глобального потепления. На самом деле достаточно линзы диаметром 1000 км, намного меньше, чем показано на упрощенном изображении. Вдобавок, как линза Френеля, она будет всего несколько миллиметров толщиной. Некоторые авторы предложили рассеивать свет до того, как он достигнет Земли, установив очень большую дифракционную решетку ( тонкая проволочная сетка) или линзы в космосе, возможно, в точке L1 между Землей и Солнцем. Подобное использование линзы Френеля было предложено в 1989 г. Дж. Т. Ранним. Использование дифракционной решетки было предложено в 1997 году Эдвардом Теллером, Лоуэллом Вудом и Родериком Хайдом. В 2004 году физик и писатель-фантаст Грегори Бенфорд подсчитал, что вогнутая вращающаяся линза Френеля в поперечнике, но толщиной всего несколько миллиметров, плавающая в космосе на точка L1 снизит поступление солнечной энергии на Землю примерно на 0,5–1%. Он подсчитал, что это будет стоить около 10 миллиардов долларов США авансом и еще 10 миллиардов долларов на вспомогательные расходы в течение всего срока службы. Одной из проблем при реализации такого решения является необходимость противодействовать воздействию солнечного ветра, перемещающего такие мегаструктуры с места.
Климатическая инженерия ставит несколько проблем в контексте управления из-за проблем, связанных с властью и юрисдикцией. Климатическая инженерия как решение проблемы изменения климата отличается от других стратегий смягчения последствий и адаптации. В отличие от системы торговли квотами на выбросы углерода, которая будет сосредоточена на участии нескольких сторон наряду с прозрачностью, мерами мониторинга и процедурами соблюдения; это не обязательно требуется для климатической инженерии. Бенгтссон (2006) утверждает, что «искусственное высвобождение сульфатных аэрозолей - это обязательство по крайней мере на несколько сотен лет». Однако это верно только в том случае, если будет принята долгосрочная стратегия развертывания. В случае краткосрочной временной стратегии реализация будет ограничена десятилетиями. Оба случая, однако, подчеркивают важность политической основы, которая была бы достаточно устойчивой, чтобы содержать многосторонние обязательства в течение такого длительного периода, и в то же время была гибкой, поскольку методы менялись со временем. Вокруг этой темы существует множество споров, и поэтому климатическая инженерия стала очень политической проблемой. Большинство дискуссий и дебатов не касаются того, какой метод климатической инженерии лучше другого или какой из них более экономически и социально целесообразен. Широко обсуждается вопрос о том, кто будет контролировать развертывание климатической инженерии и в рамках какого режима управления развертывание может контролироваться и контролироваться. Это особенно важно из-за региональной изменчивости воздействия многих методов климатической инженерии, приносящих пользу одним странам, а другим - вред. Основная проблема, которую ставит климатическая инженерия, заключается не в том, как заставить страны сделать это. Он предназначен для решения фундаментального вопроса о том, кто должен решать, следует ли и как следует предпринимать попытки создания климатической инженерии, - проблема управления.
Управление солнечным излучением ставит ряд задач управления. Дэвид Кейт утверждает, что издержки лежат в пределах царства малых стран, крупных корпораций или даже очень богатых людей. Дэвид Виктор предполагает, что климатическая инженерия находится в пределах досягаемости одинокого «Зеленого пальца», богатого человека, который берет на себя роль «самозваного защитника планеты». Однако утверждалось, что государство-изгой, угрожающее управлению солнечным излучением, может усилить меры по смягчению последствий.
Правовые и регулирующие системы могут столкнуться с серьезными проблемами при эффективном регулировании управления солнечным излучением способом что позволяет добиться приемлемого для общества результата. Однако у государств есть серьезные стимулы к сотрудничеству в выборе конкретной политики климатической инженерии, что делает одностороннее развертывание довольно маловероятным событием.
Некоторые исследователи полагают, что достижение глобального соглашения о развертывании климатической инженерии будет весьма непростой задачей.
Было проведено несколько исследований отношения и мнений по управлению солнечным излучением. Как правило, они обнаруживают низкий уровень осведомленности, беспокойство по поводу внедрения управления солнечным излучением, осторожную поддержку исследований и предпочтение сокращения выбросов парниковых газов. Как это часто бывает с общественным мнением относительно возникающих проблем, ответы очень чувствительны к конкретной формулировке и контексту вопросов.
Одно из упомянутых возражений против внедрения краткосрочного фиксирования температуры состоит в том, что тогда может быть меньше стимулов для сокращения выбросов углекислого газа, пока это не вызовет какую-либо другую экологическую катастрофу, такую как химическое изменение в океанской воде, которые могут иметь катастрофические последствия для океанской жизни.
Портал глобального потепления 
Экологический портал 
Экологический портал С тех пор, как была предложена идея искусственного охлаждения планеты, возникла серьезная обратная реакция и скептицизм.. Многие люди возражают против этого предложения, но недавнее исследование журнала Nature Climate Change показало, что предположение о том, что солнечная геоинженерия может вызвать экстремальные температуры и усилить штормы, на самом деле неверно. Этот журнал показывает, что только 0,4% мест на Земле испытают ухудшение погодных условий. Хотя не было предпринято никаких действий для распыления этих газов и облаков в атмосферу, это открытие могло иметь большое влияние на курс действий, которые люди выбирают для снижения эффекта парниковых газов.
Многие критики и обеспокоенные ученые категорически против идеи солнечной геоинженерии. Профессор геофизики Алан Робок сделал выговор журналу Nature Climate Change за то, что он не упомянул другие экологические эффекты, которые могут возникнуть из-за атмосферных брызг. Робок сказал, что охлаждение Земли с помощью искусственных выбросов будет очень дорогостоящим и может представлять потенциальную угрозу для различных видов растений и животных. Аналогичным образом, журнал Nature Ecology and Evolution предсказал, что использование аэрозолей вызовет быстрый переход температур от теплого к холодному, что не позволит животным переместиться в комфортную среду. В конечном итоге это приведет к массовому исчезновению различных видов животных и растений.
