DIY pada skala planet

Daripada penanaman hutan pada skala benua kepada aruhan buatan pemendakan, saintis telah mula mencadangkan, menguji, dan dalam beberapa kes melaksanakan projek geoengineering berskala besar untuk mengubah planet secara radikal (1). Projek-projek ini direka untuk menyelesaikan masalah global seperti penggurunan, kemarau atau lebihan karbon dioksida di atmosfera, tetapi sangat bermasalah pada diri mereka sendiri.

Idea hebat terkini untuk membalikkan kesan pemanasan global menolak planet kita ke orbit yang lebih jauh dari Matahari. Dalam filem fiksyen sains China The Wandering Earth yang dikeluarkan baru-baru ini, manusia mengubah orbit Bumi dengan pendorong besar untuk mengelakkan pengembangan (2).

Adakah sesuatu yang serupa mungkin? Pakar terlibat dalam pengiraan, hasilnya agak membimbangkan. Jika, sebagai contoh, enjin roket SpaceX Falcon Heavy digunakan, ia akan mengambil 300 bilion kuasa penuh "pelancaran" untuk membawa Bumi ke orbit Marikh, manakala sebahagian besar bahan Bumi akan digunakan untuk pembinaan dan kuasa. Ini adalah. Sedikit lebih cekap ialah enjin ion yang diletakkan di orbit mengelilingi Bumi dan entah bagaimana dilekatkan pada planet - ia sepatutnya menggunakan 13% daripada jisim Bumi untuk memindahkan baki 87% ke orbit selanjutnya. Jadi mungkin? Ia mestilah hampir dua puluh kali diameter Bumi, dan perjalanan ke orbit Marikh masih akan mengambil masa ... satu bilion tahun.

2. Bingkai dari filem "The Wandering Earth"

Oleh itu, nampaknya projek "menolak" Bumi ke orbit yang lebih sejuk harus ditangguhkan selama-lamanya pada masa akan datang. Sebaliknya, salah satu projek yang telah dijalankan di lebih daripada satu lokasi, pembinaan penghalang hijau pada permukaan besar planet ini. Mereka terdiri daripada tumbuh-tumbuhan asli dan ditanam di pinggir padang pasir untuk menghentikan penggurunan selanjutnya. Dua tembok terbesar dikenali dengan nama Inggerisnya di China, yang selama 4500 km cuba menahan penyebaran Gurun Gobi, dan dinding hijau yang hebat di Afrika (3), sehingga 8 km di sempadan Sahara.

3. Penahanan Sahara di Afrika

Walau bagaimanapun, walaupun anggaran yang paling optimistik menunjukkan bahawa kita memerlukan sekurang-kurangnya satu bilion hektar hutan tambahan untuk membendung kesan pemanasan global dengan meneutralkan jumlah CO2 yang diperlukan. Ini adalah kawasan sebesar Kanada.

Menurut saintis dari Institut Penyelidikan Iklim Potsdam, penanaman pokok juga mempunyai kesan terhad pada iklim dan menimbulkan ketidakpastian sama ada ia berkesan sama sekali. Peminat Geoengineering sedang mencari cara yang lebih radikal.

Menyekat matahari dengan kelabu

Teknik yang dicadangkan bertahun-tahun yang lalu semburan sebatian masam ke atmosfera, juga dikenali sebagai SRM (pengurusan sinaran suria) ialah pembiakan keadaan yang berlaku semasa letusan gunung berapi besar yang membebaskan bahan-bahan ini ke dalam stratosfera (4). Ini menyumbang, antara lain, kepada pembentukan awan dan pengurangan sinaran suria yang sampai ke permukaan Bumi. Para saintis telah membuktikan, sebagai contoh, bahawa dia hebat Pinatubo di Filipina, ia membawa pada tahun 1991 kepada penurunan suhu di seluruh dunia kira-kira 0,5°C dalam tempoh sekurang-kurangnya dua tahun.

4. Kesan aerosol sulfur

Malah, industri kami, yang telah mengeluarkan sejumlah besar sulfur dioksida sebagai bahan pencemar selama beberapa dekad, telah lama menyumbang kepada mengurangkan penghantaran cahaya matahari. dianggarkan bahawa bahan pencemar dalam imbangan haba ini memberikan kira-kira 0,4 watt "pencerahan" untuk Bumi setiap meter persegi. Walau bagaimanapun, pencemaran yang kita hasilkan dengan karbon dioksida dan asid sulfurik tidak kekal.

Bahan-bahan ini tidak naik ke stratosfera, di mana ia boleh membentuk filem anti-solar kekal. Para penyelidik menganggarkan bahawa untuk mengimbangi kesan kepekatan di atmosfera Bumi, sekurang-kurangnya 5 juta tan atau lebih perlu dipam ke stratosfera.₂ dan bahan lain. Penyokong kaedah ini, seperti Justin McClellan dari Aurora Flight Sciences di Massachusetts, menganggarkan bahawa kos operasi sedemikian akan menjadi kira-kira $10 bilion setahun - jumlah yang besar, tetapi tidak mencukupi untuk memusnahkan manusia selama-lamanya.

Malangnya, kaedah sulfur mempunyai kelemahan lain. Penyejukan berfungsi dengan baik di kawasan yang lebih panas. Di kawasan kutub - hampir tiada. Jadi, seperti yang anda fikirkan, proses pencairan ais dan kenaikan paras laut tidak boleh dihentikan dengan cara ini, dan isu kerugian akibat banjir di kawasan pantai rendah akan kekal sebagai ancaman sebenar.

Baru-baru ini, saintis dari Harvard menjalankan eksperimen untuk memperkenalkan denai aerosol pada ketinggian kira-kira 20 km - tidak mencukupi untuk memberi kesan ketara pada stratosfera Bumi. Mereka (SCoPEx) telah dijalankan dengan belon. Aerosol itu mengandungi w.i. sulfat, yang menghasilkan jerebu yang memantulkan cahaya matahari. Ini adalah salah satu daripada banyak projek geoengineering berskala terhad yang sedang dijalankan di planet kita dalam jumlah yang mengejutkan.

Payung angkasa dan peningkatan dalam albedo Bumi

Antara projek lain jenis ini, idea itu menarik perhatian pelancaran payung gergasi ke angkasa lepas. Ini akan mengehadkan jumlah sinaran suria yang sampai ke Bumi. Idea ini telah wujud selama beberapa dekad, tetapi kini dalam peringkat pembangunan kreatif.

Artikel yang diterbitkan pada 2018 dalam jurnal Aerospace Technology and Management menerangkan projek itu, yang dinamakan oleh pengarang. Selaras dengannya, ia dirancang untuk meletakkan reben gentian karbon lebar nipis di titik Lagrange, yang merupakan titik yang agak stabil dalam sistem kompleks interaksi graviti antara Bumi, Bulan dan Matahari. Daun itu menyekat hanya sebahagian kecil sinaran suria, tetapi itu mungkin cukup untuk membawa suhu global di bawah had 1,5°C yang ditetapkan oleh Panel Iklim Antarabangsa.

Mereka mengemukakan idea yang agak serupa cermin ruang yang besar. Mereka telah dicadangkan pada awal 1 oleh ahli astrofizik Lowell Wood dari Makmal Kebangsaan Lawrence Livermore di California. Untuk konsep itu berkesan, pantulan mesti jatuh pada sekurang-kurangnya 1,6% cahaya matahari, dan cermin mesti mempunyai keluasan XNUMX juta km².².

Yang lain mahu menyekat matahari dengan merangsang dan oleh itu menggunakan proses yang dikenali sebagai pembenihan awan. "Benih" diperlukan untuk menghasilkan titisan. Secara semulajadi, titisan air terbentuk di sekitar zarah debu, debunga, garam laut, dan juga bakteria. Adalah diketahui bahawa bahan kimia seperti iodida perak atau ais kering juga boleh digunakan untuk ini. Ini boleh berlaku dengan kaedah yang telah diketahui dan digunakan. mencerahkan dan memutihkan awan, yang dicadangkan oleh ahli fizik John Latham pada tahun 1990. Projek Kilat Awan Laut di Universiti Washington di Seattle bercadang untuk mencapai kesan pelunturan dengan menyembur air laut ke awan di atas lautan.

Cadangan lain yang ketara peningkatan dalam albedo Bumi (iaitu nisbah sinaran pantulan kepada sinaran kejadian) juga boleh digunakan untuk mengecat rumah putih, menanam tumbuhan terang, dan mungkin juga meletakkan kepingan pemantul di padang pasir.

Kami baru-baru ini menerangkan teknik penyerapan yang merupakan sebahagian daripada senjata geoengineering di MT. Mereka secara amnya bukan skop global, walaupun jika bilangan mereka meningkat, akibatnya boleh menjadi global. Walau bagaimanapun, carian sedang dijalankan untuk kaedah yang sesuai dengan nama geoengineering. penyingkiran CO₂ dari atmosfera mungkin, menurut sesetengah orang, melalui menyemai lautanyang, selepas semua, merupakan salah satu penyerap karbon utama di planet kita, bertanggungjawab untuk mengurangkan kira-kira 30% CO₂. Ideanya adalah untuk meningkatkan kecekapan mereka.

Dua cara yang paling penting ialah menyuburkan laut dengan besi dan kalsium. Ini merangsang pertumbuhan fitoplankton, yang menyedut karbon dioksida keluar dari atmosfera dan membantu untuk mendepositkannya di bahagian bawah. Penambahan sebatian kalsium akan menyebabkan tindak balas dengan CO.₂ sudah larut dalam lautan dan pembentukan ion bikarbonat, dengan itu mengurangkan keasidan lautan dan menjadikannya menerima lebih banyak CO.₂.

Idea daripada Exxon Stables

Penaja terbesar penyelidikan geoengineering ialah The Heartland Institute, Hoover Institution dan American Enterprise Institute, yang kesemuanya berfungsi untuk industri minyak dan gas. Oleh itu, konsep geoengineering sering dikritik oleh penyokong pengurangan karbon yang, pada pendapat mereka, mengalihkan perhatian daripada intipati masalah. Selain itu penerapan geoengineering tanpa mengurangkan pelepasan menjadikan manusia bergantung kepada kaedah ini tanpa menyelesaikan masalah sebenar.

Syarikat minyak ExxonMobil telah terkenal dengan projek globalnya yang berani sejak 90-an. Selain menyuburkan lautan dengan besi dan membina perlindungan suria $10 trilion di angkasa, dia juga mencadangkan pelunturan permukaan laut dengan menggunakan lapisan terang, buih, platform terapung atau "pantulan" lain pada permukaan air. Pilihan lain ialah menunda gunung ais Artik ke latitud yang lebih rendah supaya keputihan ais akan memantulkan sinaran matahari. Sudah tentu, bahaya peningkatan besar dalam pencemaran laut segera diperhatikan, apatah lagi kos yang besar.

Pakar Exxon juga telah mencadangkan menggunakan pam besar untuk memindahkan air dari bawah ais laut Antartika dan kemudian menyemburkannya ke atmosfera untuk dimendapkan sebagai salji atau zarah ais di lembaran ais Antartika Timur. Penyokong mendakwa bahawa jika tiga trilion tan setahun dipam dengan cara ini, maka akan terdapat 0,3 meter lebih salji di atas kepingan ais, bagaimanapun, disebabkan kos tenaga yang besar, projek ini tidak lagi disebut.

Idea lain dari kandang Exxon ialah belon aluminium berisi helium filem nipis di stratosfera, diletakkan sehingga 100 km di atas permukaan Bumi untuk menyerakkan cahaya matahari. Ia juga telah dicadangkan untuk mempercepatkan peredaran air di lautan dunia dengan mengawal kemasinan beberapa kawasan utama, seperti Atlantik Utara. Agar perairan menjadi lebih masin, ia dianggap, antara lain, pemeliharaan lembaran ais Greenland, yang akan menghalang pencairannya yang cepat. Walau bagaimanapun, kesan sampingan daripada penyejukan Atlantik Utara adalah untuk menyejukkan Eropah, menjadikannya lebih sukar bagi manusia untuk terus hidup. Perkara kecil.

Data disediakan Pemantau Geoengineering - projek bersama Biofuelwatch, ETC Group dan Heinrich Boell Foundation - menunjukkan bahawa agak banyak projek geoengineering telah dilaksanakan di seluruh dunia (5). Peta menunjukkan aktif, lengkap dan ditinggalkan. Nampaknya masih tiada pengurusan antarabangsa yang diselaraskan untuk aktiviti ini. Jadi ia bukan kejuruteraan global sepenuhnya. Lebih seperti perkakasan.

5. Peta projek geoengineering mengikut peta tapak.geoengineeringmonitor.org

Kebanyakan projek, lebih daripada 190, telah pun dilaksanakan. penyerapan karbon, iaitu tangkapan dan penyimpanan karbon (CCS), dan kira-kira 80 – penangkapan, penggunaan dan penyimpanan karbon (, KUSS). Terdapat 35 projek pembajaan lautan dan lebih 20 projek suntikan aerosol stratosfera (SAI). Dalam senarai Monitor Geoengineering, kami juga menemui beberapa aktiviti berkaitan awan. Bilangan terbesar projek telah dibuat untuk pengubahsuaian cuaca. Data menunjukkan bahawa terdapat 222 peristiwa yang dikaitkan dengan peningkatan kerpasan dan 71 peristiwa yang dikaitkan dengan penurunan kerpasan.

Ulama terus berhujah

Sepanjang masa, keghairahan pemula pembangunan fenomena iklim, atmosfera dan lautan pada skala global menimbulkan persoalan: adakah kita benar-benar cukup tahu untuk menumpukan diri kepada geoengineering tanpa rasa takut? Bagaimana jika, sebagai contoh, pembenihan awan berskala besar mengubah aliran air dan melambatkan musim hujan di Asia Tenggara? Bagaimana pula dengan tanaman padi? Bagaimana jika, sebagai contoh, lambakan bertan-tan besi ke dalam lautan menghapuskan populasi ikan di sepanjang pantai Chile?

di lautan, yang pertama kali dilaksanakan di luar pantai British Columbia di Amerika Utara pada tahun 2012, dengan cepat menjadi backfire dengan bunga alga yang besar. Terdahulu pada tahun 2008, 191 negara PBB meluluskan larangan pembajaan laut kerana bimbang akan kesan sampingan yang tidak diketahui, kemungkinan pengubahsuaian pada rantai makanan, atau penciptaan kawasan oksigen rendah dalam badan air. Pada Oktober 2018, lebih seratus NGO mengecam geoengineering sebagai "berbahaya, tidak perlu dan tidak adil".

Seperti halnya dengan rawatan perubatan dan banyak ubat, geoengineering memprovokasi kesan sampinganyang, seterusnya, akan memerlukan langkah-langkah yang berasingan untuk mencegahnya. Seperti yang ditunjukkan oleh Brad Plumer dalam Washington Post, apabila projek geoengineering telah dimulakan, ia sukar untuk dihentikan. Apabila, sebagai contoh, kita berhenti menyembur zarah pemantul ke atmosfera, Bumi akan mula panas dengan cepat. Dan yang tiba-tiba lebih teruk daripada yang lambat.

Kajian terbaru yang diterbitkan dalam Journal of Geosciences menjelaskan perkara ini. Pengarangnya menggunakan sebelas model iklim buat kali pertama untuk meramalkan perkara yang mungkin berlaku jika dunia menggunakan geoengineering suria untuk mengimbangi peningkatan satu peratus dalam pelepasan karbon dioksida global setiap tahun. Berita baiknya ialah model itu boleh menstabilkan suhu global, tetapi nampaknya jika geoengineering dihentikan sebaik sahaja ia dicapai, akan berlaku lonjakan suhu yang dahsyat.

Pakar juga bimbang projek geoengineering yang paling popular - mengepam sulfur dioksida ke atmosfera - boleh membahayakan beberapa wilayah. Penyokong tindakan sedemikian menentang. Satu kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Climate Change pada Mac 2019 meyakinkan bahawa kesan negatif projek tersebut akan sangat terhad. Pengarang bersama kajian, prof. David Keith dari Harvard, seorang sarjana kejuruteraan dan dasar awam, berkata saintis tidak seharusnya hanya menyentuh geoengineering, terutamanya solar.

- - Dia berkata. -

Kertas Keith telah pun dikritik oleh mereka yang takut bahawa saintis melebih-lebihkan teknologi sedia ada dan keyakinan mereka tentang kaedah geoengineering boleh menghalang masyarakat daripada berusaha untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau.

Terdapat banyak kajian yang menunjukkan betapa mengecewakannya aplikasi geoengineering. Pada tahun 1991, 20 megaton sulfur dioksida dilepaskan ke atmosfera tinggi, dan seluruh planet ditutup dengan lapisan sulfat, memantulkan sejumlah besar cahaya yang kelihatan. Bumi telah menyejukkan kira-kira setengah darjah Celsius. Tetapi selepas beberapa tahun, sulfat jatuh dari atmosfera, dan perubahan iklim kembali kepada corak lamanya yang meresahkan.

Menariknya, dalam dunia pasca-Pinatubo yang tenang dan sejuk, tumbuh-tumbuhan kelihatan berfungsi dengan baik. Terutamanya hutan. Satu kajian menunjukkan bahawa pada hari yang cerah pada tahun 1992, fotosintesis di hutan Massachusetts meningkat sebanyak 23% berbanding sebelum letusan. Ini mengesahkan hipotesis bahawa geoengineering tidak mengancam pertanian. Walau bagaimanapun, kajian yang lebih terperinci menunjukkan bahawa selepas letusan gunung berapi, tanaman jagung dunia jatuh sebanyak 9,3%, dan gandum, kacang soya dan beras sebanyak 4,8%.

Dan ini sepatutnya menyejukkan penyokong penyejukan global dunia.