Модификация солнечного излучения ( SRM ), или солнечная геоинженерия , — это тип климатической инженерии , при котором солнечный свет ( солнечное излучение ) будет отражаться обратно в космическое пространство , чтобы ограничить или компенсировать изменение климата , вызванное деятельностью человека . Существует множество потенциальных подходов, наиболее изученным из которых является введение стратосферных аэрозолей , за которым следует осветление морских облаков (MCB). [1] SRM не является заменой сокращения выбросов парниковых газов , но может быть временной мерой по ограничению воздействия изменения климата при одновременном сокращении выбросов и удалении углекислого газа . [2]
Исследования с использованием климатических моделей в целом показали, что SRM может уменьшить многие неблагоприятные последствия изменения климата . Однако SRM не может полностью обратить вспять изменение климата, поскольку вмешательство, полностью компенсирующее глобальное потепление, значительно изменит водный цикл , и закисление океана будет продолжаться. [2] Кроме того, уверенность в текущих прогнозах того, как SRM повлияет на региональный климат и экосистемы, низкая. [2]
SRM создаст экологические риски. Помимо несовершенного снижения воздействия изменения климата, выброс стратосферных аэрозолей (SAI) может, например, замедлить восстановление стратосферного озона. SRM может быстро снизить температуру, но если вмешательство внезапно прекратится и не будет возобновлено, охлаждение также вскоре прекратится, что создаст серьезные экологические риски. [3] Некоторые экологические риски могут оставаться неизвестными.
Управление SRM является сложной задачей по нескольким причинам, включая то, что некоторые страны, вероятно, смогут сделать это в одиночку. [4] На данный момент не существует официальной международной структуры, предназначенной для регулирования SRM, хотя некоторые аспекты существующего международного права могут быть применимы. Наиболее распространенное беспокойство по поводу SRM заключается в том, что его исследования и оценки могут подорвать сокращение выбросов парниковых газов. Таким образом, многие вопросы, касающиеся приемлемого развертывания SRM или даже его исследований и разработок, в настоящее время остаются без ответа.
SRM (SG или SRM) увеличивает способность Земли отклонять солнечный свет, например, за счет увеличения альбедо атмосферы или поверхности. Снизив среднюю температуру, это не решит проблему закисления океана . [6] Климатические модели прогнозируют, что меры SRN быстро принесут эффект, но также быстро исчезнут, если не будут устойчивыми. Это означает, что их прямые эффекты эффективно обратимы, но существует риск быстрого восстановления после длительного перерыва, иногда известного как терминальный шок . Национальная академия наук, техники и медицины США заявила в отчете за 2021 год: «Имеющиеся исследования показывают, что SG может снизить температуру поверхности и потенциально смягчить некоторые риски, связанные с изменением климата (например, чтобы избежать пересечения критических климатических «переломных точек» ; чтобы уменьшить вредное воздействие экстремальных погодных явлений)». [7]
Методы SRM включают: [8]
Независимо от используемого метода, существует широкий спектр потенциальных сценариев применения SRM, которые различаются как по масштабу потепления, которое они должны компенсировать, так и по своей целевой конечной точке. Исторически сложилось так, что большинство исследований рассматривают относительно экстремальные сценарии, когда глобальные выбросы очень высоки и компенсируются столь же высокими уровнями SRM. Совсем недавно начались исследования по изучению альтернатив, таких как использование SRM в качестве средства, позволяющего избежать невыполнения целей Парижского соглашения по снижению температуры на 1,5 ° C (2,7 ° F) и 2 ° C (3,6 ° F). Также было высказано предположение, что SRM будет использоваться для того, чтобы вдвое сократить нынешнее потепление, поскольку это может быть менее разрушительным для общества и экосистем, чем попытки достичь доиндустриального уровня. [11] Однако этот подход может также увеличить риск наводнений и лесных пожаров в Европе . [2] Также были предложения сосредоточить использование SRM на полюсах, чтобы бороться с усилением полярного потепления и связанным с этим сокращением морского льда в Арктике , таянием вечной мерзлоты и таянием ледникового покрова , приводящим к повышенному повышению уровня моря . [12] Однако фактическое внедрение даже самых дешевых предложений, по прогнозам, будет стоить десятки миллиардов долларов США ежегодно, поэтому решение о развертывании этих мер не будет восприниматься легкомысленно. [6] [12]
В среднем за год и местоположение атмосфера Земли получает 340 Вт/м 2 солнечного излучения от Солнца. [13] Из-за повышенных концентраций парниковых газов в атмосфере чистая разница между количеством солнечного света, поглощаемого Землей, и количеством энергии, излучаемой обратно в космос, выросла с 1,7 Вт/м 2 в 1980 году до 3,1 Вт/м 2 в 2019. [14] Этот дисбаланс, называемый радиационным воздействием , означает, что Земля поглощает больше энергии, чем выделяет, что приводит к повышению глобальной температуры. [15] Целью SRM будет снижение радиационного воздействия за счет увеличения альбедо (отражательной способности) Земли. Увеличение планетарного альбедо на 1% снизило бы радиационное воздействие на 2,35 Вт/м 2 , устранив большую часть глобального потепления из-за антропогенных выбросов парниковых газов , тогда как увеличение альбедо на 2% свело бы на нет эффект потепления от удвоения концентрации углекислого газа в атмосфере [8]. ] Однако, поскольку потепление из-за парниковых газов и охлаждение из-за SRM будут действовать по-разному в зависимости от широты и времени года , в мире, где глобальное потепление компенсируется, все равно будет другой климат, чем в мире, где этого потепления не произошло вообще, главным образом из-за результат изменения гидрологического цикла . [2]
SRM может в конечном итоге использоваться в качестве экстренного решения проблемы изменения климата, но в долгосрочной перспективе оно призвано дополнять, а не заменять сокращение выбросов парниковых газов и удаление углекислого газа . Например, Королевское общество заявило в своем знаменательном отчете за 2009 год: «Методы геоинженерии не заменяют смягчение последствий изменения климата, и их следует рассматривать только как часть более широкого пакета вариантов решения проблемы изменения климата. [ 8] Шестая оценка МГЭИК . В докладе подтверждается: «В литературе широко распространено мнение, что для устранения рисков изменения климата SRM не может быть основным политическим ответом на изменение климата и, в лучшем случае, является дополнением к достижению устойчивого нулевого или чистого отрицательного уровня выбросов CO 2 во всем мире». [2]
Скорость эффекта SRM дает ему две потенциальные роли в управлении рисками, связанными с изменением климата. Во-первых, если смягчение последствий и адаптация по-прежнему будут недостаточными и/или если последствия изменения климата окажутся серьезными из-за большей, чем ожидалось, чувствительности климата , переломных моментов или уязвимости, то SRM может уменьшить эти неожиданно серьезные последствия. Таким образом, знания о внедрении SRM в качестве запасного плана послужат своего рода диверсификацией или страховкой рисков . Во-вторых, SRM может быть реализовано вместе с агрессивными мерами по смягчению последствий и адаптации, чтобы «выиграть время» за счет замедления темпов изменения климата и/или устранения наихудших климатических последствий до тех пор, пока чистые отрицательные выбросы не уменьшат концентрацию парниковых газов в атмосфере. (См. схему.)
SRM было предложено в качестве средства стабилизации регионального климата – например, ограничения волн тепла [17] или сокращения арктического морского льда и таяния вечной мерзлоты [12] , но существует низкая уверенность в способности контролировать географические границы эффекта. [2]
В 1965 году, во время правления президента США Линдона Б. Джонсона , Президентский научный консультативный комитет представил «Восстановление качества нашей окружающей среды», знаковый доклад, в котором предупреждалось о вредных последствиях выбросов углекислого газа из ископаемого топлива и упоминалось «намеренное создание компенсирующие климатические изменения», включая «повышение альбедо, или отражательной способности Земли». [18] Еще в 1974 году российский климатолог Михаил Будыко предположил, что, если глобальное потепление когда-либо станет серьезной угрозой, ему можно будет противостоять с помощью полетов самолетов в стратосфере, сжигающих серу для получения аэрозолей, которые будут отражать солнечный свет. [19] Наряду с удалением углекислого газа, SRM обсуждался совместно как «геоинженерия» в отчете Национальной академии США об изменении климата за 1992 год . [20] Эта тема была по сути табу в сообществах климатологов и политиков, пока нобелевский лауреат Пол Крутцен не опубликовал влиятельную научную статью в 2006 году. [21] Основные доклады Королевского общества (2009 г.) [8] и Национальных академий США (2015 г.). , 2021) [6] [7] последовали.
По состоянию на 2018 год общий объем финансирования исследований во всем мире оставался скромным и составлял менее 10 миллионов долларов США в год. [22] Почти все исследования в области SRM на сегодняшний день состоят из компьютерного моделирования или лабораторных испытаний, [23] и звучат призывы к увеличению финансирования исследований, поскольку наука плохо изучена. [24] [25] Крупные академические институты, в том числе Гарвардский университет , начали исследования SRM, [26] только NOAA инвестировало 22 миллиона долларов с 2019 по 2022 год, хотя на сегодняшний день было проведено мало испытаний на открытом воздухе. [27] Degrees Initiative — зарегистрированная в Великобритании благотворительная организация , [28] созданная для наращивания потенциала в развивающихся странах для оценки SRM. [29] В отчете Национальной академии наук, техники и медицины США за 2021 год рекомендуется первоначальные инвестиции в исследования SRM в размере 100–200 миллионов долларов в течение пяти лет. [25] В мае 2022 года была создана Комиссия по надзору за климатом, чтобы рекомендовать комплексную стратегию по снижению климатических рисков, которая включает методы отражения солнечного света в свой политический портфель, и выпустит окончательный отчет до Конференции ООН по изменению климата 2023 года. [30]
Климатические модели последовательно показывают, что умеренная величина SRM приведет к тому, что важные аспекты климата - например, средняя и экстремальная температура, наличие воды, интенсивность циклонов - приблизится к их доиндустриальным значениям в субрегиональном разрешении. [11] (См. рисунок.)
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) в своем Шестом оценочном отчете пришла к выводу : [32] : 69
.... SRM могло бы компенсировать некоторые последствия увеличения выбросов парниковых газов на глобальный и региональный климат, включая углеродный и водный циклы. Однако в региональных масштабах и сезонных временных масштабах будут иметь место существенные остаточные или сверхкомпенсирующие изменения климата, а также сохранятся большие неопределенности, связанные с взаимодействием аэрозоля, облаков и радиации. Охлаждение, вызванное SRM, увеличит глобальные поглотители CO 2 на суше и в океане , но это не остановит увеличение CO 2 в атмосфере и не повлияет на возникающее в результате закисление океана в условиях продолжающихся антропогенных выбросов. Вполне вероятно, что резкие изменения водного цикла произойдут, если методы SRM будут внедрены быстро. Внезапное и устойчивое прекращение SRM в сценарии с высокими выбросами CO 2 приведет к быстрому изменению климата. Однако постепенный отказ от SRM в сочетании с сокращением выбросов и CDR позволит избежать этих эффектов прекращения.
В отчете Национальной академии наук, техники и медицины США за 2021 год говорится: «Имеющиеся исследования показывают, что SG может снизить температуру поверхности и потенциально смягчить некоторые риски, связанные с изменением климата (например, чтобы избежать пересечения критических климатических «переломных точек»; чтобы уменьшить вредное воздействие экстремальных погодных явлений)». [7]
SRM не сможет полностью компенсировать антропогенные изменения климата. Парниковые газы нагреваются на протяжении всего земного шара и года, тогда как SRM более эффективно отражает свет в низких широтах и летом в полушарии (из-за угла падения солнечного света ) и только в дневное время. Режимы развертывания могли бы компенсировать эту неоднородность путем изменения и оптимизации темпов закачки в зависимости от широты и сезона. [33] [34]
В целом парниковые газы нагревают всю планету и, как ожидается, изменят структуру осадков неоднородно, как в пространстве, так и во времени, с общим увеличением количества осадков. Модели показывают, что SRM компенсирует оба этих изменения, но более эффективно влияет на температуру, чем на осадки. Следовательно, использование SRM для полного возврата глобальной средней температуры к доиндустриальному уровню привело бы к чрезмерной корректировке изменений осадков. Это привело к заявлениям о том, что это высушит планету или даже вызовет засуху, но это будет зависеть от интенсивности (т.е. радиационного воздействия) SRM. Кроме того, влажность почвы более важна для растений, чем среднегодовые осадки. Поскольку SRM уменьшает испарение, оно более точно компенсирует изменения влажности почвы, чем среднегодовые осадки. [35] Аналогично, интенсивность тропических муссонов увеличивается из-за изменения климата и уменьшается из-за SRM. [36] Чистое снижение интенсивности тропических муссонов может проявиться при умеренном использовании SRM, хотя в некоторой степени влияние этого на людей и экосистемы будет смягчено увеличением чистого количества осадков за пределами муссонной системы. Это привело к заявлениям о том, что SRM «нарушит летние муссоны в Азии и Африке», но воздействие будет зависеть от конкретного режима реализации.
Люди обеспокоены изменением климата в основном из-за его воздействия на людей и экосистемы. В первом случае особое значение имеет сельское хозяйство. В некоторых исследованиях также прогнозируется чистое увеличение продуктивности сельского хозяйства из-за повышенных концентраций углекислого газа в атмосфере и SRM из-за сочетания более рассеянного света и эффекта удобрения углекислым газом. [37] Другие исследования показывают, что SRM окажет небольшое чистое влияние на сельское хозяйство. [38] Понимание воздействия SRM на экосистемы остается на ранней стадии. Уменьшение изменения климата в целом поможет сохранить экосистемы, хотя в результате более рассеянный поступающий солнечный свет будет способствовать росту подлеска, а не росту полога.
Цель по нулевым выбросам парниковых газов может быть достигнута за счет сочетания сокращения выбросов и удаления углекислого газа, после чего глобальное потепление прекратится, [39] но температура снова понизится, только если мы удаляем больше углекислого газа, чем выбрасываем. С другой стороны, SRM может охладить планету в течение нескольких месяцев после развертывания, [6] таким образом, может снизить климатический риск, в то время как мы сокращаем выбросы и увеличиваем удаление углекислого газа. Ожидается, что внедрение стратосферных аэрозолей будет иметь низкие прямые финансовые затраты на реализацию [40] по сравнению с ожидаемыми затратами как на неослабевающее изменение климата, так и на агрессивное смягчение последствий. Наконец, прямые климатические последствия УСР обратимы в короткие сроки. [6]
Помимо несовершенной компенсации климатического воздействия парниковых газов, описанного выше, у SRM есть и другие существенные проблемы.
SRM не удаляет парниковые газы из атмосферы и, следовательно, не уменьшает другие последствия этих газов, такие как закисление океана . [41] Хотя это и не аргумент против SRM как такового , это аргумент против того, чтобы полагаться на него, исключая сокращение выбросов.
Большая часть информации о SRM поступает из моделей климата и извержений вулканов, которые являются несовершенными аналогами выброса стратосферных аэрозолей. Климатические модели, используемые при оценке последствий, аналогичны тем, которые ученые используют для прогнозирования последствий антропогенного изменения климата. Некоторые неопределенности в этих климатических моделях (такие как микрофизика аэрозолей, динамика стратосферы и перемешивание в подсеточном масштабе) особенно актуальны для SRM и являются целью будущих исследований. [42] Вулканы являются несовершенным аналогом, поскольку они выбрасывают материал в стратосферу одним импульсом, а не длительным выбросом. [43] Моделирование является неопределенным, поскольку практических исследований было проведено мало. [4]
Эффекты SRM будут временными, и, таким образом, долгосрочное восстановление климата будет зависеть от долгосрочного применения, пока не будет удалено достаточное количество углекислого газа . [44] [45] Если бы SRM замаскировало значительное потепление, резко остановилось и не возобновилось бы в течение года или около того, климат быстро потеплел бы. [46] Глобальные температуры быстро поднимутся до уровней, которые существовали бы без использования SRM. Быстрое повышение температуры может привести к более тяжелым последствиям, чем постепенное повышение такой же величины. Однако некоторые ученые утверждают, что этот шок от прекращения действия, по-видимому, достаточно легко предотвратить, поскольку в интересах государств было бы возобновить любой прекращенный режим развертывания; и потому что инфраструктура и знания могут стать избыточными и устойчивыми, что позволит государствам действовать в соответствии с этими интересами и постепенно отказываться от нежелательного SRM. [47] [48]
Некоторые утверждают, что SRM «по сути невозможно остановить». [49] [50] Это справедливо только для долгосрочной стратегии развертывания. Краткосрочная, временная стратегия ограничит реализацию десятилетиями. [51]
Хотя климатические модели SRM полагаются на некоторую оптимальную или последовательную реализацию, лидеры стран и другие участники могут расходиться во мнениях относительно того, следует ли, как и в какой степени использовать SRM. Это может привести к неоптимальному развертыванию войск и обострению международной напряженности. [52]
Некоторые наблюдатели утверждают, что СРМ, скорее всего, будет милитаризировано или вооружено. Однако вепонизация оспаривается, поскольку SRM будет неточным. [53] Тем не менее, в 1978 году вступила в силу Конвенция ООН о запрещении военного или любого другого враждебного использования методов воздействия на окружающую среду , которая запрещает использование СРМ в качестве оружия . [54]
Существует риск того, что страны могут начать использовать SRM без надлежащих мер предосторожности или исследований. SRM, по крайней мере путем инъекции стратосферных аэрозолей, по-видимому, имеет низкие прямые затраты на реализацию по сравнению с его потенциальным воздействием. Это создает другую структуру проблемы. [55] [56] Хотя обеспечение сокращения выбросов и удаления углекислого газа представляет собой проблему коллективных действий (поскольку обеспечение более низкой концентрации углекислого газа в атмосфере является общественным благом ), одна страна или несколько стран могут внедрить SRM. Многие страны имеют финансовые и технические ресурсы для реализации SRM. [4]
В 2000-х годах некоторые предположили, что SRM может находиться в пределах досягаемости одинокого «Гринфингера», богатого человека, который берет на себя роль «самозванного защитника планеты». [57] [58] Другие не согласны и утверждают, что государства будут настаивать на сохранении контроля над SRM. [59] Последующие исследования затемнили эту идею, поскольку ежегодные затраты в размере около 18 миллиардов долларов на 1 °C (1,8 °F) охлаждения, вероятно, будут непомерно высокими даже для самых богатых людей. [5]
И изменение климата, и УСР по-разному повлияют на различные группы людей. Некоторые наблюдатели описывают, что SRM неизбежно создает «победителей и проигравших». Однако модели показывают, что SRM при умеренной интенсивности вернет важные климатические значения практически всех регионов планеты ближе к доиндустриальным условиям. [ нужна цитата ] То есть, если все люди предпочитают доиндустриальные условия, такое умеренное использование может быть улучшением по Парето .
Развивающиеся страны особенно важны, поскольку они более уязвимы к изменению климата . Таким образом, при прочих равных условиях они получат наибольшую выгоду от разумного использования SRM. Наблюдатели иногда утверждают, что SRM представляет больший риск для развивающихся стран. Нет никаких доказательств того, что нежелательное воздействие SRM на окружающую среду будет значительно сильнее в развивающихся странах, хотя потенциальные нарушения тропических муссонов вызывают беспокойство. Но в каком-то смысле это утверждение о большем риске верно по той же причине, по которой они более уязвимы к изменению климата, вызванному парниковыми газами: развивающиеся страны имеют более слабую инфраструктуру и институты, а их экономика в большей степени зависит от сельского хозяйства. Таким образом, они более уязвимы ко всем изменениям климата, будь то парниковые газы или УРМ.
Существование SRM может снизить политический и социальный стимул для смягчения последствий. [60] Обычно это называют потенциальным « моральным риском », хотя компенсация риска может быть более точным термином. Эта обеспокоенность приводит к тому, что многие экологические группы и активисты неохотно защищают или обсуждают SRM. [61] Однако несколько опросов общественного мнения и фокус-групп обнаружили доказательства либо утверждения о желании увеличить сокращение выбросов в условиях SRM, либо отсутствия эффекта. [8] [62] [63] [64] [65] [66] [67] Аналогичным образом, некоторые работы по моделированию показывают, что угроза SRM может фактически увеличить вероятность сокращения выбросов. [68] [69] [70] [71]
Управление солнечной радиацией с помощью аэрозолей или облачного покрова потребует изменения соотношения между прямой и косвенной солнечной радиацией. Это повлияет на жизнь растений [72] и солнечную энергию . [73] Видимый свет, полезный для фотосинтеза, уменьшается пропорционально больше, чем инфракрасная часть солнечного спектра, из-за механизма рассеяния Ми . [74] В результате развертывание атмосферных SRM снизит как минимум на 2-5% темпы роста фитопланктона, деревьев и сельскохозяйственных культур [75] в период до конца столетия. [76] Равномерное снижение чистой коротковолновой радиации нанесет ущерб солнечным фотоэлектрическим устройствам на те же >2-5% из-за запрещенной зоны кремниевых фотоэлектрических элементов. [77]
Впрыскивание отражающих аэрозолей в стратосферу — это предлагаемый метод SRM, которому уделяется самое пристальное внимание. Межправительственная группа экспертов по изменению климата пришла к выводу, что закачка стратосферного аэрозоля «является наиболее исследованным методом SRM, при этом существует полное согласие с тем, что он может ограничить потепление ниже 1,5 ° C». [78] Этот метод имитирует явление охлаждения, которое естественным образом возникает при извержениях вулканов . [79] Сульфаты являются наиболее часто предлагаемым аэрозолем, поскольку существует природный аналог (и доказательства) извержений вулканов. Были предложены альтернативные материалы, такие как использование фотофоретических частиц, диоксида титана и алмаза. [80] [81] [82] [83] [84] Доставка специальными самолетами представляется наиболее осуществимой, иногда обсуждаются артиллерийские и воздушные шары . [85] [86] [87] Ежегодная стоимость доставки достаточного количества серы для противодействия ожидаемому парниковому потеплению оценивается в 5–10 миллиардов долларов США. [88] Этот метод может дать гораздо больше, чем 3,7 Вт/м 2 глобального среднего отрицательного воздействия, [89] которого достаточно, чтобы полностью компенсировать потепление, вызванное удвоением содержания углекислого газа.
Были предложены различные методы отражения облаков, например, метод, предложенный Джоном Лэтэмом и Стивеном Солтером , который работает путем распыления морской воды в атмосфере для увеличения отражательной способности облаков. [90] Дополнительные ядра конденсации, создаваемые брызгами, изменят распределение капель по размерам в существующих облаках, сделав их белее. [91] Опрыскиватели будут использовать флот беспилотных роторных кораблей, известных как суда Флеттнера, для распыления тумана, образующегося из морской воды, в воздух, чтобы сгущать облака и, таким образом, отражать больше радиации от Земли. [92] Эффект отбеливания создается за счет использования очень маленьких ядер конденсации облаков , которые отбеливают облака за счет эффекта Туми .
Этот метод может дать более 3,7 Вт/м 2 глобально усредненного отрицательного воздействия, [89] чего достаточно, чтобы обратить вспять эффект потепления, вызванный удвоением концентрации углекислого газа в атмосфере.
Считается, что естественные перистые облака оказывают чистый эффект потепления. Их можно рассеять путем инъекции различных материалов. Этот метод строго не является SRM, поскольку он увеличивает исходящее длинноволновое излучение вместо уменьшения входящего коротковолнового излучения . Однако, поскольку он разделяет некоторые физические и особенно управленческие характеристики с другими методами SRM, его часто включают. [93]
Улучшение естественного цикла серы в морской воде путем внесения небольшой ее части в железо (обычно это считается методом восстановления выбросов парниковых газов ) также может увеличить отражение солнечного света. [94] [95] Такое внесение удобрений, особенно в Южном океане , увеличит выработку диметилсульфида и, следовательно, увеличит отражательную способность облаков . Потенциально его можно использовать в качестве регионального SRM, чтобы замедлить таяние антарктического льда. [ нужна цитата ] Такие методы также имеют тенденцию улавливать углерод , но вероятным эффектом также является увеличение альбедо облаков.
Окрашивание кровельных материалов в белый или бледный цвет для отражения солнечной радиации, известная как технология « холодной крыши », поощряется законодательством в некоторых регионах (особенно в Калифорнии). [96] Максимальная эффективность этого метода ограничена ограниченной площадью поверхности, доступной для лечения. Этот метод может дать от 0,01 до 0,19 Вт/м 2 глобально усредненного отрицательного воздействия, в зависимости от того, города или все населенные пункты рассматриваются таким образом. [89] Это немного по сравнению с 3,7 Вт/м 2 положительного воздействия, вызванного удвоением содержания углекислого газа в атмосфере. Более того, хотя в небольших случаях этого можно добиться с небольшими затратами или вообще бесплатно, просто выбирая разные материалы, в больших масштабах это может оказаться дорогостоящим. В отчете Королевского общества за 2009 год говорится, что «общая стоимость «метода белой крыши», охватывающего площадь в 1% поверхности земли (около 10 12 м 2 ), составит около 300 миллиардов долларов в год, что делает этот метод одним из наименее затратных. рассмотрены эффективные и наиболее дорогие методы». [8] Однако это может снизить потребность в кондиционировании воздуха , который выделяет углекислый газ и способствует глобальному потеплению.
В некоторых статьях предлагалось использовать специальные тепловые излучатели (с помощью современной краски или печатных рулонов материала), которые одновременно отражали бы солнечный свет, а также излучали энергию в длинноволновом инфракрасном диапазоне (LWIR) с длиной волны 8–20 мкм, что слишком мало, чтобы быть оправданным. захвачен парниковым эффектом и будет излучаться в космическое пространство. Было высказано предположение, что для стабилизации энергетического баланса Земли и, таким образом, прекращения потепления, 1–2% поверхности Земли (площадь, эквивалентная более чем половине Сахары ) необходимо будет покрыть этими излучателями, а стоимость развертывания составит от 1,25 до 2,5 триллионов долларов. . Несмотря на то, что эта сумма не превышает 20 триллионов долларов, сэкономленных за счет ограничения потепления 1,5 °C (2,7 °F), а не 2 °C (3,6 °F), она не включает никаких затрат на техническое обслуживание. [97] [98]
Также были предложены океанические пены, использующие микроскопические пузырьки, взвешенные в верхних слоях фотической зоны . Менее затратное предложение состоит в том, чтобы просто удлинить и сделать более яркими существующие судовые следы . [99]
Образование арктического морского льда можно увеличить, выкачивая на поверхность более холодную воду из глубин. [100] Морской (и земной) лед можно утолщать, увеличивая альбедо с помощью сфер кремнезема. [101] Ледники, впадающие в море, можно стабилизировать, блокируя приток теплой воды к леднику. [102] Соленая вода может быть выкачана из океана и выброшена снегом на ледяной покров Западной Антарктики. [103] [104]
Лесовосстановление в тропических районах имеет охлаждающий эффект. Было предложено внести изменения в луга для увеличения альбедо. [105] Этот метод может дать 0,64 Вт/м 2 глобального усредненного отрицательного воздействия, [89] которого недостаточно, чтобы компенсировать 3,7 Вт/м 2 положительного воздействия из-за удвоения содержания углекислого газа, но он может внести незначительный вклад. Было предложено отобрать или генетически модифицировать технические культуры с высоким альбедо. [106] Преимущество этого подхода состоит в том, что его относительно легко реализовать: фермеры просто переключаются с одного сорта на другой. В результате применения этой технологии в регионах с умеренным климатом может произойти похолодание на 1 °C. [107] Этот метод является примером биогеоинженерии . Этот метод может дать 0,44 Вт/м 2 глобального усредненного отрицательного воздействия, [89] которого недостаточно, чтобы компенсировать 3,7 Вт/м 2 положительного воздействия из-за удвоения содержания углекислого газа, но он может внести незначительный вклад.
Был ряд предложений по отражению или отклонению солнечной радиации из космоса еще до того, как она достигнет атмосферы, что обычно называют космическим солнцезащитным козырьком . [81] Самый простой вариант — разместить зеркала на орбите вокруг Земли. Эта идея впервые была предложена еще до того, как широкое осознание изменения климата появилось , когда пионер ракетной техники Герман Оберт рассматривал ее как способ облегчить проекты терраформирования в 1923 году. [108] и это было за ним последовали другие книги в 1929, 1957 и 1978 годах. [109] [110] [111] К 1992 году Национальная академия наук США описала план по подвеске 55 000 зеркал с индивидуальной площадью 100 квадратных метров на низкой околоземной орбите . [8] Другой современный план заключался в использовании космической пыли для воспроизведения колец Сатурна вокруг экватора , хотя для предотвращения ее рассеивания потребовалось бы большое количество спутников . Вариация этой идеи в 2006 году предлагала полностью полагаться на кольцо спутников, электромагнитно связанных в одном и том же месте. Во всех случаях солнечный свет оказывает давление, которое со временем может сместить эти отражатели с орбиты, если его не стабилизирует достаточная масса. Тем не менее, более высокая масса немедленно увеличивает затраты на запуск. [8]
Пытаясь решить эту проблему, другие исследователи предложили внутреннюю точку Лагранжа между Землей и Солнцем в качестве альтернативы околоземным орбитам, хотя вместо этого это приводит к увеличению затрат на производство или доставку. В 1989 году в документе предлагалось основать лунную колонию , которая будет производить и использовать дифракционную решетку , сделанную из ста миллионов тонн стекла . [112] В 1997 году также была предложена единая очень крупная сетка из алюминиевых проволок «толщиной около одной миллионной доли миллиметра». [113] [ собственный источник? ] Два других предложения начала 2000-х годов выступали за использование тонких металлических дисков диаметром 50–60 см, которые либо будут запускаться с Земли со скоростью один раз в минуту в течение нескольких десятилетий, либо будут изготовлены из астероидов непосредственно на орбите. [8] Обобщая эти варианты в 2009 году, Королевское общество пришло к выводу, что время их развертывания измеряется десятилетиями, а стоимость — триллионами долларов США , а это означает, что они «не являются реалистичными потенциальными участниками краткосрочных, временных мер по предотвращению опасного климата». изменения» и могут быть конкурентоспособными с другими геоинженерными подходами только если рассматривать их с действительно долгосрочной (столетие или более) точки зрения, поскольку длительный срок службы подходов, основанных на L1, может сделать их дешевле, чем необходимость постоянного обновления измерений, основанных на атмосфере. за этот период времени. [8]
Сравнительно немногие исследователи вернулись к этой теме после того обзора Королевского общества, поскольку было признано, что космические подходы будут стоить примерно в 1000 раз дороже, чем их наземные альтернативы. [114] В 2022 году в шестом оценочном докладе МГЭИК обсуждались SAI, MCB, CCT и даже попытки изменить альбедо на земле или в океане, но полностью игнорировались подходы космического базирования. [2] До сих пор есть сторонники, которые утверждают, что в отличие от выброса стратосферных аэрозолей космические подходы выгодны, поскольку они не вмешиваются напрямую в биосферу и экосистемы. [115] После публикации доклада МГЭИК три астронома вновь обратились к концепции космической пыли, вместо этого выступая за создание лунной колонии, которая будет постоянно добывать Луну, чтобы выбрасывать лунную пыль в космос по траектории, где она будет мешать солнечному свету, струящемуся в сторону Луны. Земля. Выбросы должны были бы быть почти непрерывными, так как пыль рассеялась бы за считанные дни, и ежегодно пришлось бы выкапывать и запускать около 10 миллионов тонн. [116] Авторы признают, что им не хватает опыта ни в области климата, ни в ракетостроении, и это предложение может оказаться неосуществимым с точки зрения логистики. [117]
В 2021 году исследователи из Швеции рассмотрели возможность создания солнечных парусов на околоземной орбите, которые затем один за другим прибудут в точку L1 за 600 дней. Когда все они сформируются на месте, общая площадь 1,5 миллиардов парусов составит 3,75 миллиона квадратных километров, а их совокупная масса оценивается в диапазоне от 83 миллионов тонн (современная технология) до 34 миллионов тонн (оптимальные достижения). ). Это предложение будет стоить от пяти до десяти триллионов долларов, но только после того, как стоимость запуска будет снижена до 50 долларов США/кг, что представляет собой значительное снижение по сравнению с нынешними затратами в 4400-2700 долларов США/кг [118] для наиболее широко используемых ракеты-носители. [119] В июле 2022 года пара исследователей из MIT Senseable City Lab , Оливия Борг и Андреас М. Хейн, вместо этого предложили интегрировать нанотрубки , изготовленные из диоксида кремния, в ультратонкие полимерные пленки (описанные в книге «космические пузыри» media [115] ), чья полупрозрачная природа позволила бы им противостоять давлению солнечного ветра в точке L1 лучше, чем любая альтернатива с таким же весом. Использование этих «пузырей» ограничило бы массу распределенного солнцезащитного козырька размером примерно с Бразилию примерно до 100 000 тонн, что намного ниже, чем предыдущие предложения. Тем не менее, для этого все равно потребуется от 399 до 899 ежегодных запусков таких кораблей, как SpaceX Starship , в течение примерно 10 лет, хотя производство самих пузырей придется производить в космосе. Полеты не начнутся до тех пор, пока не будут завершены исследования по производству и обслуживанию этих пузырей, что, по оценкам авторов, потребует минимум 10–15 лет. После этого к 2050 году космический щит может стать достаточно большим, чтобы предотвратить превышение порога в 2 ° C (3,6 ° F). [114] [115] [120]
SRM создает ряд проблем в управлении из-за высокого уровня рычагов воздействия, низких очевидных прямых затрат и технической осуществимости, а также проблем с полномочиями и юрисдикцией. [121] SRM действительно требует широкого взаимодействия с сообществом и заинтересованными сторонами, чтобы не столкнуться с множеством проблем и препятствий на пути исследования, тестирования и внедрения новых технологий. [122] Поскольку международное право , как правило, является консенсусным, это создает проблему участия, противоположную проблеме смягчения последствий изменения климата, где требуется широкое участие. Широко обсуждается вопрос о том, кто будет контролировать развертывание SRM и при каком режиме управления это развертывание может контролироваться и контролироваться. Структура управления SRM должна быть достаточно устойчивой, чтобы содержать многосторонние обязательства в течение длительного периода времени, и в то же время быть гибкой по мере сбора информации, развития методов и изменения интересов со временем.
Законодательные и нормативные системы могут столкнуться с серьезной проблемой в эффективном регулировании УУР таким образом, чтобы обеспечить приемлемый для общества результат. Некоторые исследователи предполагают, что достижение глобального соглашения по развертыванию SRM будет очень трудным, и вместо этого, вероятно, возникнут силовые блоки. [123] Однако у государств существуют значительные стимулы к сотрудничеству в выборе конкретной политики SRM, что делает одностороннее развертывание довольно маловероятным событием. [124]
В 2021 году Национальные академии наук, техники и медицины опубликовали свой консенсусный отчет об исследовании «Рекомендации по исследованиям в области солнечной геоинженерии и управлению исследованиями» , в котором сделан вывод: « [7]
[A] Стратегические инвестиции в исследования необходимы для улучшения понимания политиками вариантов реагирования на изменение климата. Соединенным Штатам следует разработать трансдисциплинарную исследовательскую программу в сотрудничестве с другими странами, чтобы улучшить понимание технической осуществимости и эффективности солнечной геоинженерии, возможного воздействия на общество и окружающую среду, а также социальных аспектов, таких как общественное восприятие, политическая и экономическая динамика, а также этические аспекты. и соображения справедливости. Программа должна работать под строгим управлением исследованиями, которое включает такие элементы, как кодекс поведения в области исследований, публичный реестр исследований, системы разрешений на эксперименты на открытом воздухе, рекомендации по интеллектуальной собственности, а также инклюзивные процессы взаимодействия с общественностью и заинтересованными сторонами. [7]
Было проведено несколько исследований отношения и мнений по поводу SRM. Обычно они обнаруживают низкий уровень осведомленности, беспокойство по поводу внедрения SRM, осторожную поддержку исследований и предпочтение сокращению выбросов парниковых газов . [125] [126] Как это часто бывает с общественным мнением относительно возникающих проблем, ответы очень чувствительны к конкретной формулировке и контексту вопросов. Хотя в большинстве исследований общественного мнения были опрошены жители развитых стран , те, которые исследовали жителей развивающихся стран, которые, как правило, более уязвимы к воздействиям изменения климата, находят там несколько больший уровень поддержки. [127] [128] [129]
Вокруг этой темы существует много споров, и, следовательно, SRM стало очень политическим вопросом. Ни одна страна не имеет четкой государственной позиции по SRM.
Поддержка исследований SRM почти полностью исходит от тех, кто обеспокоен изменением климата. Некоторые наблюдатели утверждают, что главными сторонниками исследований SRM являются политические консерваторы, противники действий по уменьшению изменения климата и компании, работающие на ископаемом топливе . [130] Однако лишь горстка консерваторов и противников климатических действий выразили поддержку, и нет никаких доказательств того, что компании, работающие на ископаемом топливе, участвуют в исследованиях SRM. [131] Вместо этого эти утверждения часто объединяют SRM и удаление углекислого газа – в которых участвуют компании, работающие на ископаемом топливе – под более широким термином «геоинженерия».
Как отмечалось, интересы и роль развивающихся стран имеют особое значение. [132] Инициатива Degrees направлена на «изменение глобальной среды, в которой оценивается SRM, обеспечивая информированное и уверенное представительство развивающихся стран». [133] Помимо прочего, он предоставляет гранты исследователям стран Глобального Юга .
В 2021 году исследователи из Гарварда были вынуждены отложить планы проведения теста SRM после того, как коренные саамы возражали против проведения теста на их родине. [134] [135] Хотя испытание не предполагало каких-либо немедленных атмосферных экспериментов, члены Совета Саамов высказались против отсутствия консультаций и SRM в более широком смысле. Выступая на панели, организованной Центром международного экологического права и другими группами, вице-президент Совета Саамов Оса Ларссон Блинд сказала: «Это противоречит нашему мировоззрению, согласно которому мы, люди, должны жить и приспосабливаться к природе».
В книге «Изменение климата 2022: последствия, адаптация и уязвимость» [Х.-О.
Пёртнер, Д. К. Робертс, М. Тиньор, Э. С. Полочанска, К. Минтенбек, А. Алегрия, М. Крейг, С. Лангсдорф, С. Лёшке, В.
Мёллер, А. Окем, Б. Рама (ред.)].
{{cite web}}
: Внешняя ссылка |quote=
( помощь ){{cite book}}
: |website=
игнорируется ( помощь ){{cite book}}
: |last5=
имеет общее имя ( справка )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: другие ( ссылка ){{cite book}}
: |last5=
имеет общее имя ( справка )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: постскриптум ( ссылка )