Сделай сам в планетарном масштабе

От посадки лесов в континентальном масштабе до искусственного вызывания осадков ученые начали предлагать, тестировать, а в некоторых случаях и реализовывать крупномасштабные геоинженерные проекты для радикального преобразования планеты (1). Эти проекты призваны решить глобальные проблемы, такие как опустынивание, засуха или избыток углекислого газа в атмосфере, но сами по себе весьма проблематичны.

Последняя фантастическая идея обратить вспять последствия глобального потепления отталкивает нашу планету на более далекую от Солнца орбиту. В недавно вышедшем китайском фантастическом фильме «Блуждающая Земля» человечество меняет орбиту Земли с помощью огромных двигателей, чтобы избежать расширения (2).

Возможно ли что-то подобное? Специалисты занимались расчетами, результаты которых несколько настораживают. Если бы, например, использовались ракетные двигатели SpaceX Falcon Heavy, потребовалось бы 300 миллиардов «запусков» на полную мощность, чтобы вывести Землю на марсианскую орбиту, в то время как большая часть земного вещества использовалась бы для строительства и питания. Это. Чуть эффективнее был бы ионный двигатель, размещенный на орбите вокруг Земли и каким-то образом прикрепленный к планете — он якобы использовал бы 13% массы Земли для перевода оставшихся 87% на дальнейшую орбиту. Так что, может быть ? Он должен был бы быть почти в двадцать раз больше диаметра Земли, а путешествие на марсианскую орбиту все равно заняло бы… миллиард лет.

2. Кадр из фильма «Блуждающая Земля»

Поэтому представляется, что проект «выталкивания» Земли на более холодную орбиту необходимо отложить на неопределенный срок в будущем. Вместо этого один из проектов, уже реализуемых более чем в одном месте, строительство зеленых барьеров на больших поверхностях планеты. Они состоят из местной растительности и высаживаются на окраинах пустынь, чтобы остановить дальнейшее опустынивание. Две самые большие стены известны под своим английским названием в Китае, который на протяжении 4500 км пытается сдержать распространение пустыни Гоби, а Великая зеленая стена в Африке (3), до 8 км на границе Сахары.

3. Сдерживание Сахары в Африке

Однако даже самые оптимистичные оценки показывают, что нам потребуется как минимум один миллиард гектаров дополнительных лесов, чтобы сдержать последствия глобального потепления за счет нейтрализации нужного количества CO2. Это территория размером с Канаду.

По мнению ученых из Потсдамского института климатических исследований, посадка деревьев также оказывает ограниченное влияние на климат и вызывает неуверенность в том, является ли она эффективным средством вообще. Энтузиасты геоинженерии ищут более радикальные пути.

Блокировка солнца серой

Техника, предложенная много лет назад распыление высокосернистых соединений в атмосфере, также известный под аббревиатурой SRM (управление солнечной радиацией) — это воспроизведение условий, возникающих при крупных вулканических извержениях, выбрасывающих эти вещества в стратосферу (4). Это способствует, среди прочего образование облаков и уменьшение солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. Ученые доказали, например, что он велик Пинатубо на Филиппинах она привела в 1991 году к падению температуры по всей планете примерно на 0,5 °С в течение как минимум двух лет.

4. Действие аэрозолей серы

Фактически, наша промышленность, которая десятилетиями выбрасывала огромное количество диоксида серы в качестве загрязняющего вещества, уже давно способствует снижению пропускания солнечного света. подсчитано, что эти загрязнители в тепловом балансе дают около 0,4 ватта «облегчения» для Земли на квадратный метр. Однако загрязнение, которое мы производим углекислым газом и серной кислотой, не является постоянным.

Эти вещества не поднимаются в стратосферу, где они могли бы образовать постоянную антисолнечную пленку. По оценкам исследователей, чтобы уравновесить эффект концентрации в земной атмосфере, в стратосферу пришлось бы закачать не менее 5 млн тонн и более SOXNUMX.₂ и другие вещества. Сторонники этого метода, такие как Джастин Макклеллан из Aurora Flight Sciences в Массачусетсе, считают, что стоимость такой операции составит около 10 миллиардов долларов в год — сумма немалая, но недостаточная, чтобы навсегда погубить человечество.

К сожалению, серный метод имеет еще один недостаток. Охлаждение хорошо работает в более теплых регионах. В районе полюсов – почти нет. Так что, как нетрудно догадаться, процесс таяния льдов и подъема уровня моря таким образом не остановить, и вопрос потерь от затопления низменных прибрежных территорий будет оставаться реальной угрозой.

Недавно ученые из Гарварда провели эксперимент по внедрению следов аэрозоля на высоте около 20 км — недостаточной, чтобы оказать существенное влияние на стратосферу Земли. Их (SCoPEx) проводили баллоном. Аэрозоль содержал в.и. сульфаты, которые создают дымку, отражающую солнечный свет. Это один из многих геоинженерных проектов ограниченного масштаба, которые выполняются на нашей планете в удивительно большом количестве.

Космические зонтики и увеличение альбедо Земли

Среди других проектов такого типа идея привлекает внимание запуск гигантского зонта в космическое пространство. Это ограничило бы количество солнечной радиации, попадающей на Землю. Эта идея существует уже несколько десятилетий, но сейчас она находится в стадии творческого развития.

В статье, опубликованной в 2018 году в журнале Aerospace Technology and Management, описывается проект, который называют авторы. В соответствии с ним планируется разместить тонкую широкую ленту из углеродного волокна в точке Лагранжа, которая является относительно устойчивой точкой в ​​сложной системе гравитационных взаимодействий между Землей, Луной и Солнцем. Лист блокирует только небольшую часть солнечной радиации, но этого может быть достаточно, чтобы снизить глобальную температуру ниже предела в 1,5 ° C, установленного Международной группой по климату.

Они представляют несколько похожую идею большие космические зеркала. Они были предложены в начале 1-х астрофизиком Лоуэллом Вудом из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии. Чтобы концепция была эффективной, отражение должно падать не менее чем на 1,6% солнечного света, а зеркала должны иметь площадь XNUMX млн км².².

Другие хотят блокировать солнце, стимулируя и, следовательно, применяя процесс, известный как засев облаков. «Семена» нужны для генерации капель. Естественно, капли воды образуются вокруг частиц пыли, пыльцы, морской соли и даже бактерий. Известно, что для этого можно использовать и такие химические вещества, как йодистое серебро или сухой лед. Это может случиться с теми уже известными и используемыми методами осветление и отбеливание облаков, предложенный физиком Джоном Латамом в 1990 году. Проект Sea Cloud Lightning Project Вашингтонского университета в Сиэтле предлагает добиться отбеливающего эффекта путем распыления морской воды на облака над океаном.

Другие известные предложения увеличение альбедо Земли (то есть отношение отраженного излучения к падающему) также применимы для покраски домов в белый цвет, посадки ярких растений и, возможно, даже для укладки отражающих листов в пустыне.

Недавно мы описали приемы поглощения, входящие в геоинженерный арсенал в «МТ». Они, как правило, не глобального масштаба, хотя при увеличении их количества последствия могут оказаться глобальными. Однако ведутся поиски методов, заслуживающих названия геоинженерии. Удаление CO₂ из атмосферы может, по мнению некоторых, проходить через посев океановкоторые, в конце концов, являются одним из основных поглотителей углерода на нашей планете, ответственным за сокращение примерно 30% CO₂. Идея состоит в том, чтобы повысить их эффективность.

Два наиболее важных способа — удобрить моря железом и кальцием. Это стимулирует рост фитопланктона, который высасывает углекислый газ из атмосферы и помогает откладывать его на дно. Добавление соединений кальция вызовет реакцию с CO.₂ уже растворенный в океане и образование ионов бикарбоната, тем самым снижая кислотность океанов и делая их восприимчивыми к поглощению большего количества CO₂.

Идеи из «Конюшен Exxon»

Крупнейшими спонсорами геоинженерных исследований являются The Heartland Institute, Hoover Institution и American Enterprise Institute — все они работают на нефтегазовый комплекс. Поэтому концепции геоинженерии часто подвергаются критике со стороны сторонников сокращения выбросов углекислого газа, которые, по их мнению, отвлекают внимание от сути проблемы. Кроме того применение геоинженерии без сокращения выбросов делает человечество зависимым от этих методов, не решая реальной проблемы.

Нефтяная компания ExxonMobil известна своими смелыми проектами мирового масштаба, разрабатываемыми с 90-х годов. Помимо того, что удобрять океаны железом и строить защиту от солнца в космосе за 10 триллионов долларов, она также предлагала отбеливание поверхности океана путем нанесения на водную гладь ярких слоев, пены, плавучих платформ или других «отражений». Другой вариант заключался в том, чтобы отбуксировать арктические айсберги в более низкие широты, чтобы белизна льда отражала солнечные лучи. Конечно, сразу же была отмечена опасность колоссального увеличения загрязнения океанских вод, не говоря уже об огромных затратах.

Эксперты Exxon также предложили использовать большие насосы для перемещения воды из-под антарктического морского льда, а затем распылять ее в атмосферу, чтобы она попадала в виде частиц снега или льда на ледяной щит Восточной Антарктики. Сторонники утверждали, что если бы таким образом перекачивали три триллиона тонн в год, то снега на ледяном щите было бы на 0,3 метра больше, однако из-за огромных энергозатрат этот проект больше не упоминался.

Еще одна идея от «конюшен Exxon» — тонкопленочные наполненные гелием алюминиевые шары в стратосфере, размещенные на высоте до 100 км над поверхностью Земли, для рассеивания солнечного света. Также было предложено ускорить циркуляцию воды в мировом океане, регулируя соленость некоторых ключевых регионов, таких как Северная Атлантика. Для того чтобы воды становились более солеными, считалось, в том числе, сохранение ледяного щита Гренландии, что предотвратило бы его быстрое таяние. Однако побочный эффект охлаждения Северной Атлантики приведет к охлаждению Европы, что затруднит выживание людей. Мелочь.

Данные предоставлены Геоинженерный монитор – совместный проект Biofuelwatch, ETC Group и Heinrich Boell Foundation – показывает, что во всем мире было реализовано довольно много геоинженерных проектов (5). На карте показаны активные, завершенные и заброшенные. Похоже, до сих пор нет скоординированного международного управления этой деятельностью. Так что это не строго глобальная геоинженерия. Больше похоже на фурнитуру.

5. Карта геоинженерных проектов по данным сайта map.geoengineeringmonitor.org

Большинство проектов, более 190, уже реализованы. секвестрация углерода, то есть улавливание и хранение углерода (CCS), и примерно 80 – улавливание, использование и хранение углерода (, КУСС). Было реализовано 35 проектов по удобрению океана и более 20 проектов по закачке стратосферного аэрозоля (SAI). В списке Geoengineering Monitor мы также находим некоторые действия, связанные с облаками. Наибольшее количество проектов было создано для модификации погоды. Данные показывают, что было 222 действия, связанных с увеличением количества осадков, и 71 действие, связанное с их уменьшением.

Ученые продолжают спорить

Все время энтузиазм инициаторов освоения климатических, атмосферных и океанических явлений в глобальном масштабе вызывает вопросы: действительно ли мы знаем достаточно, чтобы без страха посвятить себя геоинженерии? Что, если, например, крупномасштабный посев облаков изменит поток воды и задержит сезон дождей в Юго-Восточной Азии? А что с посевами риса? Что, если, например, сброс тонн железа в океан уничтожит популяцию рыб вдоль побережья Чили?

в океане, впервые реализованная у берегов Британской Колумбии в Северной Америке в 2012 году, быстро привела к негативным последствиям в виде масштабного цветения водорослей. Ранее, в 2008 году, 191 страна ООН одобрила запрет на удобрение океана, опасаясь неизвестных побочных эффектов, возможных модификаций пищевой цепи или образования областей с низким содержанием кислорода в водоемах. В октябре 2018 года более ста НПО осудили геоинженерию как «опасную, ненужную и несправедливую».

Как и в случае с медицинским лечением и многими лекарствами, геоинженерия провоцирует побочные эффектычто, в свою очередь, потребует отдельных мер по их предотвращению. Как отметил Брэд Пламер в Washington Post, если геоинженерные проекты начались, их трудно остановить. Когда, например, мы перестанем распылять в атмосферу отражающие частицы, Земля начнет очень быстро нагреваться. А внезапные гораздо хуже медленных.

Недавнее исследование, опубликованное в Журнале геофизических исследований, ясно показывает это. Его авторы впервые использовали одиннадцать климатических моделей, чтобы предсказать, что может произойти, если мир применит солнечную геоинженерию, чтобы компенсировать ежегодное увеличение глобальных выбросов углекислого газа на один процент. Хорошая новость заключается в том, что модель может стабилизировать глобальную температуру, но похоже, что если бы геоинженерия была остановлена, как только это было бы достигнуто, произошли бы катастрофические скачки температуры.

Эксперты также опасаются, что наиболее популярный геоинженерный проект — выкачка в атмосферу диоксида серы — может поставить под угрозу некоторые регионы. Сторонники таких действий выступают против. Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change в марте 2019 года, заверяет, что негативные последствия таких проектов будут весьма ограниченными. Соавтор исследования, проф. Дэвид Кит из Гарварда, специалист по инженерии и государственной политике, говорит, что ученые не должны просто касаться геоинженерии, особенно солнечной.

– – Он сказал. –

Статья Кита уже подверглась критике со стороны тех, кто опасается, что ученые переоценивают существующие технологии, а их оптимизм в отношении методов геоинженерии может отбить у общества охоту предпринимать усилия по сокращению выбросов парниковых газов.

Есть много исследований, показывающих, насколько разочаровывающим может быть применение геоинженерии. В 1991 году в высокие слои атмосферы было выброшено 20 мегатонн диоксида серы, и вся планета покрылась слоем сульфата, отражающего большое количество видимого света. Земля охладилась примерно на полградуса по Цельсию. Но через несколько лет сульфаты выпали из атмосферы, и изменение климата вернулось к старому, тревожному ходу.

Интересно, что в приглушенном, более прохладном мире после Пинатубо растения, казалось, чувствовали себя хорошо. Особенно леса. Одно исследование показало, что в солнечные дни 1992 года фотосинтез в лесу Массачусетса увеличился на 23% по сравнению с периодом до извержения. Это подтвердило гипотезу о том, что геоинженерия не угрожает сельскому хозяйству. Однако более подробные исследования показали, что после извержения вулкана мировые урожаи кукурузы упали на 9,3%, а пшеницы, сои и риса — на 4,8%.

И это должно остудить сторонников глобального похолодания земного шара.