DIY planētu mērogā

No mežu stādīšanas kontinenta mērogā līdz mākslīgai nokrišņu izraisīšanai zinātnieki ir sākuši ierosināt, pārbaudīt un dažos gadījumos īstenot liela mēroga ģeoinženierijas projektus, lai radikāli pārveidotu planētu (1). Šie projekti ir paredzēti, lai atrisinātu globālas problēmas, piemēram, pārtuksnešošanos, sausumu vai pārmērīgu oglekļa dioksīda daudzumu atmosfērā, taču paši par sevi ir ļoti problemātiski.

Jaunākā fantastiskā ideja, lai mainītu globālās sasilšanas sekas atgrūž mūsu planētu uz orbītu tālāk no Saules. Nesen iznākušajā ķīniešu zinātniskās fantastikas filmā Klīstošā zeme cilvēce maina Zemes orbītu ar milzīgiem dzinējiem, lai izvairītos no izplešanās (2).

Vai kaut kas līdzīgs ir iespējams? Eksperti nodarbojās ar aprēķiniem, kuru rezultāti ir nedaudz satraucoši. Ja, piemēram, tiktu izmantoti SpaceX Falcon Heavy raķešu dzinēji, būtu nepieciešami 300 miljardi pilnas jaudas "palaišanas", lai Zeme nonāktu Marsa orbītā, savukārt lielākā daļa Zemes vielas tiktu izmantota celtniecībai un jaudai. Tas. Nedaudz efektīvāks būtu jonu dzinējs, kas novietots orbītā ap Zemi un kaut kādā veidā piesaistīts planētai – tas it kā izmantotu 13% no Zemes masas, lai atlikušos 87% pārvietotu uz tālāku orbītu. Tātad varbūt? Tam vajadzētu būt gandrīz divdesmit reižu lielākam par Zemes diametru, un ceļojums uz Marsa orbītu joprojām aizņemtu ... miljardu gadu.

2. Kadrs no filmas "Klīstošā zeme"

Tāpēc šķiet, ka projekts par Zemes "iegrūšanu" aukstākā orbītā nākotnē būtu jāatliek uz nenoteiktu laiku. Tā vietā viens no projektiem, kas jau tiek īstenoti vairāk nekā vienā vietā, zaļo barjeru izbūve uz lielām planētas virsmām. Tie sastāv no vietējās veģetācijas un tiek stādīti tuksnešu malās, lai apturētu turpmāku pārtuksnešošanos. Abas lielākās sienas ir zināmas ar angļu nosaukumu Ķīnā, kas 4500 km garumā cenšas ierobežot Gobi tuksneša izplatību, un lieliska zaļa siena Āfrikā (3), līdz 8 km uz Sahāras robežas.

3. Sahāras ierobežošana Āfrikā

Tomēr pat visoptimistiskākie aprēķini liecina, ka mums būs nepieciešams vismaz viens miljards hektāru papildu mežu, lai ierobežotu globālās sasilšanas sekas, neitralizējot nepieciešamo CO2 daudzumu. Šī ir Kanādas lieluma apgabals.

Pēc Potsdamas Klimata pētījumu institūta zinātnieku domām, koku stādīšanai ir arī ierobežota ietekme uz klimatu un tas rada neskaidrību par to, vai tā vispār ir efektīva. Ģeoinženierijas entuziasti meklē radikālākus veidus.

Saules bloķēšana ar pelēku krāsu

Pirms daudziem gadiem piedāvātā tehnika skābu savienojumu izsmidzināšana atmosfērā, zināms arī kā SRM (saules radiācijas pārvaldība) ir tādu apstākļu atveidojums, kas rodas lielu vulkānu izvirdumu laikā, kas izdala šīs vielas stratosfērā (4). Tas, cita starpā, veicina mākoņu veidošanos un Saules starojuma samazināšanos, kas sasniedz Zemes virsmu. Zinātnieki ir pierādījuši, piemēram, ka viņš ir lielisks Pinatubo Filipīnās tas 1991. gadā izraisīja pasaules temperatūras kritumu par aptuveni 0,5°C vismaz divu gadu laikā.

4. Sēra aerosolu iedarbība

Faktiski mūsu rūpniecība, kas gadu desmitiem ir izplatījusi milzīgu sēra dioksīda daudzumu kā piesārņotāju, jau sen ir palīdzējusi samazināt saules gaismas caurlaidību. tiek lēsts, ka šie piesārņotāji siltuma bilancē nodrošina apmēram 0,4 vatus "izgaismojuma" Zemei uz kvadrātmetru. Tomēr mūsu radītais piesārņojums ar oglekļa dioksīdu un sērskābi nav pastāvīgs.

Šīs vielas nepaceļas stratosfērā, kur tās varētu veidot pastāvīgu pretsaules plēvi. Pētnieki lēš, ka, lai līdzsvarotu koncentrācijas ietekmi Zemes atmosfērā, stratosfērā būtu jāiesūknē vismaz 5 miljoni tonnu vai vairāk.₂ un citas vielas. Šīs metodes piekritēji, piemēram, Džastins Makklelans no Aurora Flight Sciences Masačūsetsā, lēš, ka šādas operācijas izmaksas būtu aptuveni 10 miljardi dolāru gadā – tā ir ievērojama summa, taču ar to nepietiek, lai uz visiem laikiem iznīcinātu cilvēci.

Diemžēl sēra metodei ir vēl viens trūkums. Dzesēšana labi darbojas siltākos reģionos. Polu reģionā - gandrīz neviens. Tātad, kā jau varētu nojaust, ledus kušanas un jūras līmeņa celšanās procesu šādā veidā nevar apturēt, un zemu piekrastes zonu applūšanas radītie zaudējumi joprojām būs reāls drauds.

Nesen zinātnieki no Hārvardas veica eksperimentu, lai ieviestu aerosola celiņus aptuveni 20 km augstumā – tas ir nepietiekams, lai būtiski ietekmētu Zemes stratosfēru. Tie (SCoPEx) tika veikti ar balonu. Aerosols saturēja w.i. sulfāti, kas rada miglu, kas atstaro saules gaismu. Šis ir viens no daudzajiem ierobežota mēroga ģeoinženierijas projektiem, kas uz mūsu planētas tiek īstenoti pārsteidzošā daudzumā.

Kosmosa lietussargi un Zemes albedo pieaugums

Starp citiem šāda veida projektiem ideja piesaista uzmanību milzu lietussarga palaišana kosmosā. Tas ierobežotu Saules starojuma daudzumu, kas sasniedz Zemi. Šī ideja pastāv jau vairākus gadu desmitus, bet šobrīd ir radošā attīstības stadijā.

Rakstā, kas publicēts 2018. gadā žurnālā Aerospace Technology and Management, aprakstīts projekts, kuru autori nosaukuši. Saskaņā ar to Lagranža punktā, kas ir samērā stabils punkts sarežģītajā Zemes, Mēness un Saules gravitācijas mijiedarbības sistēmā, paredzēts novietot plānu platu oglekļa šķiedras lenti. Lapa bloķē tikai nelielu daļu no saules starojuma, taču ar to varētu pietikt, lai globālā temperatūra pazeminātu zem Starptautiskās klimata padomes noteiktās 1,5 °C robežas.

Viņi piedāvā nedaudz līdzīgu ideju liela izmēra spoguļi. Tos 1. gada sākumā ierosināja astrofiziķis Louels Vuds no Lorensa Livermoras Nacionālās laboratorijas Kalifornijā. Lai koncepcija būtu efektīva, atstarojumam ir jākrīt uz vismaz 1,6% saules gaismas, un spoguļu laukumam jābūt XNUMX miljoniem km².².

Citi vēlas bloķēt sauli, stimulējot un tāpēc piemērojot procesu, kas pazīstams kā mākoņu sēšana. "Sēklas" ir nepieciešamas, lai radītu pilienus. Dabiski, ūdens pilieni veidojas ap putekļu daļiņām, ziedputekšņiem, jūras sāli un pat baktērijām. Zināms, ka šim nolūkam var izmantot arī tādas ķīmiskas vielas kā sudraba jodīds vai sausais ledus. Tas var notikt ar tām jau zināmajām un izmantotajām metodēm. gaišākus un balinošus mākoņus, ko ierosināja fiziķis Džons Lathams 1990. gadā. Jūras mākoņu zibens projekts Vašingtonas Universitātē Sietlā ierosina panākt balināšanas efektu, izsmidzinot jūras ūdeni mākoņos virs okeāna.

Citi vērā ņemami priekšlikumi Zemes albedo pieaugums (tas ir, atstarotā starojuma attiecība pret krītošo starojumu) attiecas arī uz māju krāsošanu baltā krāsā, košu augu stādīšanu un, iespējams, pat atstarojošu lokšņu ieklāšanu tuksnesī.

Mēs nesen aprakstījām absorbcijas metodes, kas ir daļa no MT ģeoinženierijas arsenāla. Tās parasti nav globālas, lai gan, ja to skaits palielinās, sekas var būt globālas. Tomēr tiek meklētas metodes, kas būtu pelnījušas ģeoinženierijas nosaukumu. CO noņemšana₂ no atmosfēras, pēc dažu domām, var iziet cauri sējot okeānuskas galu galā ir viena no galvenajām oglekļa piesaistītājiem uz mūsu planētas, kas ir atbildīga par aptuveni 30% CO samazināšanu.₂. Ideja ir uzlabot to efektivitāti.

Divi svarīgākie veidi ir jūras mēslošana ar dzelzi un kalciju. Tas stimulē fitoplanktona augšanu, kas izsūc oglekļa dioksīdu no atmosfēras un palīdz to nogulsnēt uz grunts. Kalcija savienojumu pievienošana izraisīs reakciju ar CO.₂ jau izšķīduši okeānā un veidojas bikarbonāta joni, tādējādi samazinot okeānu skābumu un padarot tos spējīgus absorbēt vairāk CO₂.

Idejas no Exxon Stables

Lielākie ģeoinženierijas pētījumu sponsori ir The Heartland Institute, Hoover Institution un American Enterprise Institute, kas visi strādā naftas un gāzes nozarē. Tāpēc ģeoinženierijas koncepcijas bieži kritizē oglekļa samazināšanas aizstāvji, kuri, viņuprāt, novērš uzmanību no problēmas būtības. Turklāt ģeoinženierijas pielietojums, nesamazinot emisijas, padara cilvēci atkarīgu no šīm metodēm, neatrisinot patieso problēmu.

Naftas kompānija ExxonMobil ir bijusi pazīstama ar saviem drosmīgajiem globālajiem projektiem kopš deviņdesmitajiem gadiem. Papildus okeānu apaugļošanai ar dzelzi un 90 triljonu dolāru lielas saules aizsardzības izveidei kosmosā viņa ierosināja arī balināt okeāna virsmu, uzklājot uz ūdens virsmas spožus slāņus, putas, peldošas platformas vai citus "atspīdumus". Vēl viena iespēja bija arktiskos aisbergus vilkt uz zemākiem platuma grādiem, lai ledus baltums atspoguļotu saules starus. Protams, nekavējoties tika atzīmēts milzīgais okeāna piesārņojuma pieauguma risks, nemaz nerunājot par milzīgajām izmaksām.

Exxon eksperti ir arī ierosinājuši izmantot lielus sūkņus, lai pārvietotu ūdeni no Antarktikas jūras ledus un pēc tam izsmidzinātu to atmosfērā, lai tas kā sniega vai ledus daļiņas nokristu uz Austrumantarktikas ledus loksnes. Atbalstītāji apgalvoja, ka, ja šādi sūknētu trīs triljonus tonnu gadā, tad uz ledus segas būtu par 0,3 metriem vairāk sniega, tomēr milzīgo enerģijas izmaksu dēļ šis projekts vairs netika minēts.

Vēl viena Exxon staļļa ideja ir plānslāņa hēlija pildīti alumīnija baloni stratosfērā, kas novietoti līdz 100 km virs Zemes virsmas, lai izkliedētu saules gaismu. Ir arī ierosināts paātrināt ūdens cirkulāciju pasaules okeānos, regulējot dažu galveno reģionu, piemēram, Ziemeļatlantijas, sāļumu. Lai ūdeņi kļūtu sāļāki, cita starpā tika apsvērta Grenlandes ledus segas saglabāšana, kas novērstu tās strauju kušanu. Tomēr Ziemeļatlantijas atdzišanas blakusefekts atvēsinātu Eiropu, apgrūtinot cilvēku izdzīvošanu. Sīkums.

Dati sniegti Ģeoinženierijas monitors - Biofuelwatch, ETC Group un Heinrich Boell Foundation kopprojekts - liecina, ka visā pasaulē ir īstenots diezgan daudz ģeoinženierijas projektu (5). Kartē redzamas aktīvas, pabeigtas un pamestas. Šķiet, ka šai darbībai joprojām nav koordinētas starptautiskās vadības. Tātad tā nav strikti globāla ģeoinženierija. Vairāk kā aparatūra.

5. Ģeoinženierijas projektu karte atbilstoši vietnei map.geoengineeringmonitor.org

Lielākā daļa projektu, vairāk nekā 190, jau ir īstenoti. oglekļa sekvestrācija, t.i., oglekļa uztveršana un uzglabāšana (CCS), un aptuveni 80 – oglekļa uztveršana, izmantošana un uzglabāšana (, KUSS). Ir bijuši 35 okeāna mēslošanas projekti un vairāk nekā 20 stratosfēras aerosola injekcijas (SAI) projekti. Ģeoinženierijas monitora sarakstā mēs atrodam arī dažas ar mākoņiem saistītas darbības. Lielākais projektu skaits tika izveidots laika apstākļu izmaiņām. Dati liecina, ka bija 222 notikumi, kas saistīti ar nokrišņu daudzuma palielināšanos un 71 notikums, kas saistīts ar nokrišņu samazināšanos.

Zinātnieki turpina strīdēties

Visu laiku klimatisko, atmosfēras un okeāna parādību attīstības iniciatoru entuziasms globālā mērogā rada jautājumus: vai mēs tiešām zinām pietiekami daudz, lai bez bailēm nodotos ģeoinženierijai? Ko darīt, ja, piemēram, liela mēroga mākoņu sēšana maina ūdens plūsmu un aizkavē lietus sezonu Dienvidaustrumāzijā? Kā ar rīsu kultūrām? Ko darīt, ja, piemēram, tonnām dzelzs izmešana okeānā iznīcina zivju populāciju Čīles piekrastē?

okeānā, kas pirmo reizi tika īstenots pie Britu Kolumbijas krastiem Ziemeļamerikā 2012. gadā, ātri atspēlējās ar masveida aļģu ziedēšanu. 2008. gada sākumā 191 ANO valsts apstiprināja okeānu mēslošanas aizliegumu, baidoties no nezināmām blakusparādībām, iespējamām barības ķēdes izmaiņām vai zema skābekļa līmeņa zonu izveidošanas ūdenstilpēs. 2018. gada oktobrī vairāk nekā simts NVO nosodīja ģeoinženieriju kā "bīstamu, nevajadzīgu un negodīgu".

Tāpat kā ar ārstniecību un daudzām zālēm, ģeoinženierija provocē blakusparādībaskas savukārt prasīs atsevišķus pasākumus to novēršanai. Kā laikrakstā The Washington Post norādīja Breds Plumers, kad ģeoinženierijas projekti ir sākušies, tos ir grūti apturēt. Kad, piemēram, mēs pārtrauksim atstarojošo daļiņu izsmidzināšanu atmosfērā, Zeme sāks ļoti ātri uzkarst. Un pēkšņas ir daudz sliktākas par lēnām.

Nesenais pētījums, kas publicēts žurnālā Journal of Geosciences, to skaidri parāda. Tās autori pirmo reizi izmantoja vienpadsmit klimata modeļus, lai prognozētu, kas varētu notikt, ja pasaule izmantotu saules ģeoinženieru, lai kompensētu globālo oglekļa dioksīda emisiju pieaugumu par vienu procentu gadā. Labā ziņa ir tā, ka modelis var stabilizēt globālās temperatūras, taču izskatās, ka, ja ģeoinženierija tiktu pārtraukta, tiklīdz tas būs sasniegts, būtu katastrofālas temperatūras lēcienus.

Eksperti arī bažījas, ka populārākais ģeoinženierijas projekts - sēra dioksīda sūknēšana atmosfērā - var apdraudēt dažus reģionus. Šādas rīcības atbalstītāji iebilst. Pētījums, kas publicēts žurnālā Nature Climate Change 2019. gada martā, pārliecina, ka šādu projektu negatīvā ietekme būs ļoti ierobežota. Pētījuma līdzautore prof. Deivids Kīts, inženierzinātņu un sabiedriskās politikas zinātnieks no Hārvardas, saka, ka zinātniekiem nevajadzētu tikai pieskarties ģeoinženierijai, īpaši saules enerģijai.

- - Viņš teica. -

Kīta rakstu jau kritizējuši tie, kuri baidās, ka zinātnieki pārvērtē esošās tehnoloģijas un ka viņu optimisms par ģeoinženierijas metodēm var atturēt sabiedrību no centieniem samazināt siltumnīcefekta gāzu emisijas.

Ir daudz pētījumu, kas parāda, cik nomākta var būt ģeoinženierijas pielietošana. 1991. gadā augstajā atmosfērā tika izlaistas 20 megatonnas sēra dioksīda, un visa planēta tika pārklāta ar sulfāta slāni, kas atstaro lielu daudzumu redzamās gaismas. Zeme ir atdzisusi par aptuveni pusgrādi pēc Celsija. Bet pēc dažiem gadiem sulfāti izkrita no atmosfēras, un klimata pārmaiņas atgriezās savā vecajā, satraucošajā modelī.

Interesanti, ka pieklusinātajā, vēsākajā pasaulē pēc Pinatubo augiem šķita labi. Īpaši meži. Viens pētījums atklāja, ka saulainās dienās 1992. gadā fotosintēze Masačūsetsas mežā palielinājās par 23%, salīdzinot ar laiku pirms izvirduma. Tas apstiprināja hipotēzi, ka ģeoinženierija neapdraud lauksaimniecību. Tomēr sīkāki pētījumi parādīja, ka pēc vulkāna izvirduma kukurūzas raža pasaulē samazinājās par 9,3%, bet kviešu, sojas pupu un rīsu - par 4,8%.

Un tam vajadzētu atvēsināt pasaules globālās atdzišanas piekritējus.