DIY op 'n planetêre skaal

Van die plant van woude op ’n kontinentale skaal tot die kunsmatige induksie van neerslag, het wetenskaplikes begin om grootskaalse geo-ingenieursprojekte voor te stel, te toets en in sommige gevalle te implementeer om die planeet radikaal te transformeer (1). Hierdie projekte is ontwerp om globale probleme soos verwoestyning, droogte of oortollige koolstofdioksied in die atmosfeer op te los, maar is op sigself baie problematies.

Die nuutste fantastiese idee om die gevolge van aardverwarming om te keer stoot ons planeet af na 'n wentelbaan verder van die Son af. In die onlangs vrygestelde Chinese wetenskapfiksiefilm The Wandering Earth verander die mensdom die Aarde se wentelbaan met groot stuwers om uitbreiding te vermy (2).

Is iets soortgelyks moontlik? Kenners was besig met berekeninge, waarvan die resultate ietwat kommerwekkend is. As, byvoorbeeld, SpaceX Falcon Heavy-vuurpylenjins gebruik word, sal dit 300 biljoen volkrag-"lanserings" neem om die Aarde in 'n Mars-baan te kry, terwyl die meeste van die Aarde se materie vir konstruksie en krag gebruik sal word. Dit is. Effens meer doeltreffend sou 'n ioon-enjin wees wat in 'n wentelbaan om die Aarde geplaas word en op een of ander manier aan die planeet geheg is - dit sou kwansuis 13% van die Aarde se massa gebruik om die oorblywende 87% na 'n verdere wentelbaan oor te dra. So miskien? Dit sou byna twintig keer die deursnee van die Aarde moet wees, en die reis na Mars se wentelbaan sal steeds ... 'n biljoen jaar neem.

2. Raam uit die film "The Wandering Earth"

Daarom blyk dit dat die projek om die Aarde in 'n kouer wentelbaan te "stoot" onbepaald in die toekoms uitgestel moet word. In plaas daarvan, een van die projekte wat reeds op meer as een plek aan die gang is, konstruksie van groen versperrings op groot oppervlaktes van die planeet. Hulle bestaan ​​uit inheemse plantegroei en word op die rande van woestyne geplant om verdere verwoestyning te keer. Die twee grootste mure is bekend onder hul Engelse naam in China, wat, vir 4500 km, probeer om die verspreiding van die Gobi-woestyn te beperk, en groot groen muur in Afrika (3), tot 8 km op die grens van die Sahara.

3. Beperking van die Sahara in Afrika

Selfs die mees optimistiese skattings toon egter dat ons ten minste een miljard hektaar bykomende woude sal benodig om die gevolge van aardverwarming te beperk deur die vereiste hoeveelheid CO2 te neutraliseer. Dit is 'n gebied so groot soos Kanada.

Volgens wetenskaplikes van die Potsdam-instituut vir klimaatnavorsing het boomplant ook 'n beperkte impak op die klimaat en veroorsaak dit onsekerheid of dit hoegenaamd doeltreffend is. Geo-ingenieurswese-entoesiaste soek meer radikale maniere.

Blokkeer die son met grys

Tegniek wat baie jare gelede voorgestel is bespuiting van suurverbindings in die atmosfeer, ook bekend as SRM (sonbestralingsbestuur) is 'n reproduksie van die toestande wat tydens groot vulkaniese uitbarstings voorkom wat hierdie stowwe in die stratosfeer vrystel (4). Dit dra onder meer by tot die vorming van wolke en die vermindering van sonstraling wat die aarde se oppervlak bereik. Wetenskaplikes het byvoorbeeld bewys dat hy wonderlik is Pinatubo in die Filippyne het dit in 1991 gelei tot 'n wêreldwye temperatuurdaling van sowat 0,5°C oor minstens twee jaar.

4. Effek van swael aërosols

Trouens, ons bedryf, wat al vir dekades groot hoeveelhede swaeldioksied as 'n besoedeling vrystel, het lank daartoe bygedra om sonligoordrag te verminder. daar word beraam dat hierdie besoedelingstowwe in die hittebalans ongeveer 0,4 watt se "verligting" vir die Aarde per vierkante meter verskaf. Die besoedeling wat ons produseer met koolstofdioksied en swaelsuur is egter nie permanent nie.

Hierdie stowwe styg nie na die stratosfeer nie, waar hulle 'n permanente anti-sonfilm kan vorm. Die navorsers skat dat om die effek van konsentrasie in die Aarde se atmosfeer te balanseer, ten minste 5 miljoen ton of meer in die stratosfeer gepomp sal moet word.₂ en ander stowwe. Voorstanders van hierdie metode, soos Justin McClellan van Aurora Flight Sciences in Massachusetts, skat dat die koste van so ’n operasie sowat $10 miljard per jaar sal wees – ’n aansienlike bedrag, maar nie genoeg om die mensdom vir ewig te vernietig nie.

Ongelukkig het die swaelmetode nog 'n nadeel. Verkoeling werk goed in warmer streke. In die gebied van die pole - byna geen. So, soos jy dalk kan raai, kan die proses van smelting van ys en stygende seevlakke nie op hierdie manier gestop word nie, en die kwessie van verliese as gevolg van oorstromings van laagliggende kusgebiede sal 'n werklike bedreiging bly.

Wetenskaplikes van Harvard het onlangs 'n eksperiment gedoen om aërosolroetes op 'n hoogte van ongeveer 20 km in te voer - onvoldoende om 'n noemenswaardige impak op die Aarde se stratosfeer te hê. Hulle (SCoPEx) is met 'n ballon uitgevoer. Die aërosol het w.i. sulfate, wat waas skep wat sonlig weerkaats. Dit is een van vele beperkte skaal geo-ingenieursprojekte wat in verrassende getalle op ons planeet uitgevoer word.

Ruimtesambrele en die toename in die Aarde se albedo

Onder ander projekte van hierdie tipe trek die idee aandag reuse sambreel bekendstelling die buitenste ruimte in. Dit sal die hoeveelheid sonstraling wat die aarde bereik, beperk. Hierdie idee bestaan ​​al dekades, maar is nou in die kreatiewe ontwikkelingstadium.

’n Artikel wat in 2018 in die vaktydskrif Aerospace Technology and Management gepubliseer is, beskryf die projek, wat die skrywers noem. In ooreenstemming daarmee word beplan om 'n dun wye koolstofvesellint by die Lagrange-punt te plaas, wat 'n relatief stabiele punt in die komplekse stelsel van gravitasie-interaksies tussen die Aarde, die Maan en die Son is. Die blaar blokkeer slegs 'n klein gedeelte van sonstraling, maar dit kan genoeg wees om globale temperature onder die 1,5 °C-perk te bring wat deur die Internasionale Klimaatpaneel gestel is.

Hulle bied 'n ietwat soortgelyke idee groot spieëls. Hulle is vroeg in die 1ste deur die astrofisikus Lowell Wood van die Lawrence Livermore Nasionale Laboratorium in Kalifornië voorgestel. Vir die konsep om effektief te wees, moet die refleksie op ten minste 1,6% van sonlig val, en die spieëls moet 'n oppervlakte van XNUMX miljoen km² hê.².

Ander wil die son blokkeer deur 'n proses bekend as te stimuleer en daarom toe te pas wolk saai. "Sade" is nodig om druppels te genereer. Natuurlik vorm waterdruppels rondom stofdeeltjies, stuifmeel, seesout en selfs bakterieë. Dit is bekend dat chemikalieë soos silwerjodied of droë ys ook hiervoor gebruik kan word. Dit kan gebeur met daardie reeds bekende en gebruikte metodes. wolke verhelder en bleek, voorgestel deur fisikus John Latham in 1990. Die Sea Cloud Lightning Project by die Universiteit van Washington in Seattle stel voor om 'n bleik-effek te bereik deur seewater op wolke oor die see te spuit.

Ander noemenswaardige voorstelle toename in die Aarde se albedo (dit wil sê die verhouding van gereflekteerde straling tot invallende straling) is ook van toepassing om huise wit te verf, helder plante te plant, en dalk selfs om reflektiewe velle in die woestyn te lê.

Ons het onlangs absorpsietegnieke beskryf wat deel is van die geo-ingenieurswese-arsenaal by MT. Hulle is oor die algemeen nie wêreldwyd in omvang nie, maar as hul getal toeneem, kan die gevolge wêreldwyd wees. Soektogte is egter aan die gang na metodes wat die naam van geo-ingenieurswese verdien. CO verwydering₂ uit die atmosfeer kan volgens sommige deurgaan saai die oseanewat immers een van die belangrikste koolstofsinks op ons planeet is, wat verantwoordelik is vir die vermindering van ongeveer 30% van CO₂. Die idee is om hul doeltreffendheid te verbeter.

Die twee belangrikste maniere is om die see met yster en kalsium te bemes. Dit stimuleer die groei van fitoplankton, wat koolstofdioksied uit die atmosfeer suig en help om dit op die bodem neer te sit. Die byvoeging van kalsiumverbindings sal 'n reaksie met CO veroorsaak.₂ reeds in die see opgelos en die vorming van bikarbonaatione, waardeur die suurheid van die oseane verminder word en hulle ontvanklik maak om meer CO te absorbeer₂.

Idees van Exxon Stables

Die grootste borge van geo-ingenieurswese-navorsing is The Heartland Institute, Hoover Institution en American Enterprise Institute, wat almal vir die olie- en gasbedryf werk. Daarom word geo-ingenieurswese-konsepte dikwels gekritiseer deur voorstanders van koolstofvermindering wat, na hul mening, die aandag van die essensie van die probleem aflei. Buitendien die toepassing van geo-ingenieurswese sonder om emissies te verminder, maak die mensdom afhanklik van hierdie metodes sonder om die werklike probleem op te los.

Die oliemaatskappy ExxonMobil is sedert die 90's bekend vir sy gewaagde globale projekte. Benewens die bemesting van die oseane met yster en die bou van $10 triljoen sonbeskerming in die ruimte, het sy ook voorgestel om die seeoppervlak te bleik deur helder lae, skuim, drywende platforms of ander "weerkaatsings" op die wateroppervlak aan te wend. Nog 'n opsie was om Arktiese ysberge na laer breedtegrade te sleep sodat die witheid van die ys die son se strale sou weerkaats. Natuurlik is dadelik kennis geneem van die gevaar van 'n kolossale toename in seebesoedeling, om nie eens te praat van die groot koste nie.

Exxon-kundiges het ook voorgestel om groot pompe te gebruik om water onder die Antarktiese see-ys te beweeg en dit dan in die atmosfeer te spuit om as sneeu of ysdeeltjies op die Oos-Antarktiese yslaag neer te lê. Ondersteuners het beweer dat as drie biljoen ton per jaar op hierdie manier gepomp word, daar 0,3 meter meer sneeu op die ys is, maar weens die groot energiekoste is hierdie projek nie meer genoem nie.

Nog 'n idee van Exxon-stalle is dunfilm-heliumgevulde aluminiumballonne in die stratosfeer, wat tot 100 km bokant die aarde se oppervlak geplaas word om sonlig te strooi. Daar is ook voorgestel om die sirkulasie van water in die wêreld se oseane te versnel deur die soutgehalte van sommige sleutelstreke, soos die Noord-Atlantiese Oseaan, te reguleer. Om die water meer sout te laat word, is dit onder meer beskou as die bewaring van die Groenlandse ys, wat die vinnige smelt daarvan sou verhoed. Die newe-effek van die afkoeling van die Noord-Atlantiese Oseaan sou egter wees om Europa af te koel, wat dit vir mense moeiliker maak om te oorleef. 'n Kleinigheid.

Data verskaf Geo-ingenieurswese Monitor - 'n gesamentlike projek van Biofuelwatch, ETC Group en die Heinrich Boell-stigting - toon dat heelwat geo-ingenieursprojekte regoor die wêreld geïmplementeer is (5). Die kaart wys aktief, voltooi en verlate. Dit blyk dat daar steeds geen gekoördineerde internasionale bestuur van hierdie aktiwiteit is nie. Dit is dus nie streng globale geo-ingenieurswese nie. Meer soos hardeware.

5. Kaart van geo-ingenieurswese-projekte volgens die webwerf map.geoengineeringmonitor.org

Die meeste van die projekte, meer as 190, is reeds geïmplementeer. koolstofsekwestrasie, d.w.s. koolstofopvang en -berging (CCS), en ongeveer 80 – koolstofopvang, gebruik en berging (, KUSS). Daar was 35 seebemestingsprojekte en meer as 20 stratosferiese aërosol-inspuitings (SAI) projekte. In die Geoengineering Monitor-lys vind ons ook 'n paar wolkverwante aktiwiteite. Die grootste aantal projekte is geskep vir weerwysiging. Die data toon dat daar 222 gebeure was wat verband hou met 'n toename in neerslag en 71 gebeurtenisse wat verband hou met 'n afname in neerslag.

Geleerdes gaan voort om te argumenteer

Die entoesiasme van die inisieerders van die ontwikkeling van klimaats-, atmosferiese en oseaniese verskynsels op 'n globale skaal laat die hele tyd vrae laat ontstaan: weet ons werklik genoeg om onsself sonder vrees aan geo-ingenieurswese toe te wy? Wat as, byvoorbeeld, grootskaalse wolksaaiery die vloei van water verander en die reënseisoen in Suidoos-Asië vertraag? Wat van rysgewasse? Wat as die storting van tonne yster in die see byvoorbeeld die visbevolking langs die kus van Chili uitwis?

in die see, wat die eerste keer in 2012 aan die kus van Brits-Columbië in Noord-Amerika geïmplementeer is, het vinnig teruggeskiet met massiewe algbloei. Vroeër in 2008 het 191 VN-lande 'n verbod op seebevrugting goedgekeur uit vrees vir onbekende newe-effekte, moontlike veranderinge aan die voedselketting, of die skepping van gebiede met min suurstof in waterliggame. In Oktober 2018 het meer as honderd NRO's geo-ingenieurswese as "gevaarlik, onnodig en onregverdig" veroordeel.

Soos die geval is met mediese behandeling en baie dwelms, lok geo-ingenieurswese uit newe-effektewat op sy beurt afsonderlike maatreëls sal vereis om dit te voorkom. Soos Brad Plumer in die Washington Post uitgewys het, is dit moeilik om te stop sodra geo-ingenieursprojekte begin het. Wanneer ons byvoorbeeld ophou om reflektiewe deeltjies in die atmosfeer te spuit, sal die Aarde baie vinnig begin warm word. En skielike is baie erger as stadiges.

’n Onlangse studie wat in die Journal of Geosciences gepubliseer is, maak dit duidelik. Die skrywers het vir die eerste keer elf klimaatmodelle gebruik om te voorspel wat kan gebeur as die wêreld sonkrag-geo-ingenieurswese toepas om die jaarlikse een persent toename in globale koolstofdioksiedvrystellings te vergoed. Die goeie nuus is dat die model globale temperature kan stabiliseer, maar dit lyk asof geo-ingenieurswese sou ophou sodra dit bereik is, daar katastrofiese temperatuurstygings sou wees.

Kenners vrees ook dat die gewildste geo-ingenieursprojek – die pomp van swaeldioksied in die atmosfeer – sommige streke in gevaar kan stel. Ondersteuners van sulke optrede is daarteen. ’n Studie wat in Maart 2019 in die joernaal Nature Climate Change gepubliseer is, verseker dat die negatiewe uitwerking van sulke projekte baie beperk sal wees. Mede-outeur van die studie, prof. Harvard se David Keith, 'n ingenieur en openbare beleidswetenskaplike, sê wetenskaplikes moet nie net geo-ingenieurswese aanraak nie, veral sonkrag.

- - Hy het gesê. -

Keith se artikel is reeds gekritiseer deur diegene wat vrees dat wetenskaplikes bestaande tegnologieë oorskat en dat hul optimisme oor geo-ingenieursmetodes die samelewing kan ontmoedig om pogings aan te wend om kweekhuisgasvrystellings te verminder.

Daar is baie studies wat wys hoe frustrerend die toepassing van geo-ingenieurswese kan wees. In 1991 is 20 megaton swaeldioksied in die hoë atmosfeer vrygestel, en die hele planeet was bedek met 'n laag sulfaat, wat 'n groot hoeveelheid sigbare lig weerkaats. Die aarde het met ongeveer 'n halwe graad Celsius afgekoel. Maar na 'n paar jaar het die sulfate uit die atmosfeer geval, en klimaatsverandering het teruggekeer na sy ou, ontstellende patroon.

Interessant genoeg het dit gelyk of die plante in die gedempte, koeler post-Pinatubo-wêreld goed vaar. Veral die woude. Een studie het bevind dat fotosintese in 'n Massachusetts-woud op sonnige dae in 1992 met 23% toegeneem het in vergelyking met voor die uitbarsting. Dit het die hipotese bevestig dat geo-ingenieurswese nie die landbou bedreig nie. Meer gedetailleerde studies het egter getoon dat wêreldwye mielie-oeste ná die vulkaniese uitbarsting met 9,3% gedaal het, en koring, sojabone en rys met 4,8%.

En dit behoort die ondersteuners van die globale verkoeling van die wêreld af te koel.