The Growing Case for Geoengineering

Tatsuro Kiuchi

David Mitchell trækker ind på parkeringspladsen ved Desert Research Institute, en miljøvidenskabelig forpost fra University of Nevada, der ligger i de tørre røde bakker over Reno. Campus stirrer over toppen af ​​kasinoerne i centrum ind i de snebegravede Pine Nut Mountains. Denne morgen trækker tjuskede cirrusskyer lange linjer over området.

Mitchell, en ranglet, blødtalt atmosfærisk fysiker, mener, at disse kolde skyer i den øvre troposfære kan tilbyde en af ​​vores bedste fallback-planer for at bekæmpe klimaændringer. De små iskrystaller i cirrusskyer kaster termisk stråling tilbage mod jordens overflade og fanger varmen som et tæppe - eller mere konkret som kuldioxid. Men Mitchell, der er lektor ved instituttet, mener, at der kan være en måde at modvirke virkningerne af disse skyer.

Denne historie var en del af vores maj 2017-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Det ville fungere sådan her: Flåder af store droner ville krydse de øvre breddegrader af kloden i vintermånederne og drysse himlen med tonsvis af ekstremt fine støvlignende materialer hvert år. Hvis Mitchell har ret, ville dette producere større iskrystaller end normalt og skabe tyndere cirrusskyer, der forsvinder hurtigere. Det ville tillade mere stråling ud i rummet og afkøle jorden, siger Mitchell. Udført i en tilstrækkelig stor skala kan denne skyfrø sænke de globale temperaturer med så meget som 1,4 °C, mere end planeten er blevet varmet op siden den industrielle revolution, ifølge en separat Yale-studie .

Der er stadig store spørgsmål om, hvorvidt det virkelig ville virke, hvilke skadelige bivirkninger der kunne opstå, og om verden skulle risikere at implementere et værktøj, der kunne ændre hele klimaet. Faktisk vil forslaget om, at vi skal overlade den globale termostat til en armada af flyvende robotter, slå mange som absurd. Men det virkelige spørgsmål er: uhyggeligt i forhold til hvad?

Uden en eller anden form for drastisk handling vil klimaændringer kunne dræbe et skøn en halv million mennesker årligt i midten af ​​dette århundrede gennem hungersnød, oversvømmelser, varmestress og menneskelig konflikt. At forhindre temperaturer i at stige 2 °C over præindustrielle niveauer, som længe blev anset for at være den farezone, der bør undgås for enhver pris, ser nu næsten umuligt ud. Det ville betyde at reducere udledningen af ​​drivhusgasser med så meget som 70 procent inden 2050, og det kan meget vel kræve udvikling af teknologier, der kan suge milliarder af tons kuldioxid ud af atmosfæren, ifølge FN's mellemstatslige panel om klimaændringer. Men en voksende legeme af forskning tyder på, at vi sandsynligvis ikke vil have tid eller teknologi til at udføre dette. Det er bemærkelsesværdigt, at selvom enhver nation holder sig til de forpligtelser, den har givet under de politisk ambitiøse klimaaftaler i Paris, kan de globale temperaturer stadig stige mere end 5 °C ved 2100 .

Alle kigger på to grader, men for mig er det en drøm, siger Daniel Schrag, direktør for Harvard University Center for Environment, som var en af ​​præsident Obamas toprådgivere om klimaændringer. Jeg frygter, at vi vil være heldige at undslippe fire, og jeg vil gerne sikre mig, at ingen nogensinde ser seks.

Forskellen mellem to og fire grader er endnu en kvart milliard mennesker uden pålidelig adgang til vand, mere end hundrede millioner mere udsat for oversvømmelser og massive fald i verdensomspændende afgrødeudbytte, iflg. et studie af Committee on Climate Change, en London-baseret videnskabelig gruppe oprettet for at rådgive den britiske regering (se nedenfor).

Uden en eller anden form for drastisk handling vil klimaændringer kunne dræbe en anslået halv million mennesker årligt i midten af ​​dette århundrede.

Ideen om, at vi kunne modvirke disse farer ved at ombygge selve klimaet, teknikker, der tilsammen er kendt som geoengineering, begyndte at dukke op fra de videnskabelige udkanter for omkring et årti siden (se The Geoengineering Gambit). Nu bygges der et momentum bag ideen: Stadig mere dystre klimafremskrivninger har overbevist et stigende antal forskere om, at det er tid til at begynde at udføre eksperimenter for at finde ud af, hvad der kan virke. Derudover en imponerende liste over institutioner, herunder Harvard University, den Carnegie Council , og University of California, Los Angeles , har for nylig etableret forskningsinitiativer.

Få seriøse videnskabsmænd vil hævde, at vi bør begynde at implementere geoengineering når som helst snart. Men når tiden løber ud, er det bydende nødvendigt at udforske enhver mulighed, der kan trække verden tilbage fra randen af ​​katastrofe, siger Jane Long, en tidligere associeret direktør ved Lawrence Livermore National Laboratory. Jeg ved ikke rigtig, hvad svaret er, siger hun. Men jeg tror, ​​vi skal blive ved med at sige, hvad sandheden er, og sandheden er, at vi måske har brug for det.

Drømme om støv

Mitchell arbejder i et lille, firkantet kontor på øverste etage af Desert Research Institute. Stabler af videnskabelige papirer trænger sig på hans skrivebord; journaler og ringbind pakker hans bogreol. Nærbilleder af sarte iskrystaller hænger fra tommelfingeren på opslagstavlen over hans computerskærm.

I foråret 2005, under et sabbatår på National Center for Atmospheric Research i Boulder, Colorado, begyndte Mitchell at udforske, hvordan størrelsen af ​​iskrystaller påvirker cirrusskyer og klimasystemet. Han og hans kolleger fundet at større krystaller, den type der har tendens til at dannes i nærvær af støvpartikler, producerede færre og tyndere cirrusskyer.

Det punkt sad fast i Mitchells hjerne. En morgen, kort efter at han vendte tilbage til Nevada, havde han en drøm, hvor denne indsigt forvandlede sig til en klimateknisk plan. Han vågnede og spekulerede på, om bevidst tilføjelse af støv i de områder, hvor disse skyer dannes, ville afføde disse større iskrystaller, reducere cirrusdækningen og frigive mere varme til rummet.

280 mio

flere mennesker uden adgang til tilstrækkeligt vand

120 mio

flere mennesker udsat for store flodoversvømmelser

12 mio

flere mennesker udsat for kystoversvømmelser

24 %

fald i global majsproduktivitet

Selvom han havde alvorlige forbehold over for geoengineering, besluttede han at udforske ideen. I 2009 udgav han og en kollega en papir tyder på, at såning af cirrusskyer med bittesmå partikler af bismuthtri-iodid, en uorganisk forbindelse, der kan nedbrydes til den nødvendige sub-mikrometer størrelse, kan væsentligt opveje klimaændringer. For nylig vurderede Mitchell, at det ville tage omkring 160 tons af materialet årligt at frø skyer i de områder, han har i tankerne, til en pris på omkring 6 millioner dollars.

8 %

falde i udbyttet af vårhvede

3. 4 %

af plantearter mister halvdelen af ​​deres egnede levested

enogtyve%

af pattedyrarter mister deres levested

Ikke alle er enige om, at forslaget ville virke. Et papir fra 2013 i Videnskab , ledet af MIT atmosfærisk videnskabsmand Dan Cziczo, konkluderede, at dannelsen af ​​iskrystaller omkring støv, kendt som heterogen iskernedannelse, allerede er den dominerende mekanisme, der skaber cirrusskyer. Det kan betyde, at tilføjelse af mere støv alt i alt ville skabe tykkere skyer, der fanger mere varme. Det større problem med ideen, hævder Cziczo, er, at skyer er den mindst forståede del af klimasystemet. Vi har ikke nær nok viden om skyens mikrofysik eller nøjagtige nok målinger til præcist at manipulere klimaet på denne måde, siger han.

Men Mitchells seneste forskning, baseret på observationer af iskrystalkoncentrationer fra NASAs Calipso-satellit, har yderligere overbevist ham om, at skysåning kunne fungere, så længe det udføres i områder, hvor cirrusskyer primært dannes uden støvpartikler. På skærmen på sit kontor trækker Mitchell en side med kort op fra et papir, han præsenterede på National Center for Atmospheric Research i slutningen af ​​februar. Marine- og lyseblå prikker, der repræsenterer Cziczos heterogene skyer, dominerer de midterste breddegrader og dækker store dele af Sydamerika og Afrika. Men de højere breddegrader er dækket af røde, gule, orange og grønne prikker, der angiver den slags skyer Mitchell har i tankerne.

Satellitbillederne tyder på, at under meget kolde og fugtige forhold, mod polerne og især om vinteren, kan små iskrystaller dannes af sig selv, spontant uden støv. Det tyder på, at skysåning kunne fungere, hvis det er målrettet mod disse områder i løbet af disse måneder. Mitchell tror endda, at han har fundet på en måde at få naturen til at udføre et felteksperiment for at teste sin teori. I løbet af foråret og vinteren vækker stærke vinde jævnligt store støvstorme i Mongoliets ørkener og den vestlige udkant af Kina. De fine partikler blæser hen over Stillehavet og løber ind i en atmosfærisk bølge, der ruller over Rocky Mountains.

Hvis Mitchell har ret, bør støvet fremme tyndere cirrusskyer i et område, hvor den tykkere type ellers har en tendens til at dominere. Der var ingen måde at observere dette fænomen ordentligt på - indtil slutningen af ​​sidste år, hvor National Oceanic and Atmospheric Administration opsendte en satellit udstyret med nogle af de mest kraftfulde billedteknologier, der nogensinde er blevet opsendt i rummet, samt sensorer, der kan måle temperaturerne på skyer . Satellitten skulle være i stand til at fange præcis, hvad der sker, mens støvet kører over Rockies og registrerer de subtile skift, der er på vej i skyens mikrofysik.

Mitchell indsendte et forskningsforslag til NOAA sidste år, hvor han bad agenturet om at bruge satellitten til at foretage sådanne observationer. Han ved, at det er et langt skud, især i lyset af Trump-administrationens bestræbelser på at skære ned på finansieringen af ​​klimavidenskab. Men hvis NOAA er enig, kan testen give vægt til hans teori - eller selvfølgelig modsige den.

Et andet udendørs geoingeniøreksperiment burde forekomme endnu tidligere.

På dette tidspunkt næste år håber Harvard-professorerne David Keith og Frank Keutsch at opsende en højhøjdeballon fra et sted i Tucson, Arizona. Dette vil markere begyndelsen på et forskningsprojekt for at udforske gennemførligheden og risiciene ved en tilgang kendt som solstrålingsstyring. Den grundlæggende idé er, at sprøjtning af materialer ind i stratosfæren kan hjælpe med at reflektere mere varme tilbage i rummet og efterligne et naturligt afkølingsfænomen, der opstår efter vulkaner sprænger titusinder af millioner tons svovldioxid op i himlen (se En billig og nem plan for at stoppe globalt Opvarmning ).

Forskere tror generelt, at teknikken vil lette temperaturerne, men et dvælende spørgsmål er: hvad vil det ellers gøre? Især vulkanudbrud har også betydeligt ændrede nedbørsmønstre i visse områder, og svovldioxid er kendt for at nedbryde det beskyttende ozonlag.

De mest sandsynlige scenarier for klima over længere tidsskalaer er ødelæggende for fremtidige generationer, absolut ødelæggende.

Keith har lavet omfattende klimamodellering for at undersøge, om andre materialer, herunder aluminiumoxid, diamantstøv og calciumcarbonat, kan have en neutral eller endda positiv indvirkning på ozon. Under en samtale på sit kontor på Harvard understregede han, at eksperimenterne ikke ville udgøre en test af geoengineering i sig selv. Men de ville tillade hans gruppe at udsætte sine modeller for data fra den virkelige verden og afsløre mere om den relevante stratosfæriske fysik og kemi. Teori alene fortæller dig ikke, hvad der vil ske i atmosfæren, siger Keith. Du kan dumme dig selv, hvis du ikke går ud og laver direkte målinger.

Keith har allerede påbegyndt designarbejdet med ballonfirmaet World View Enterprises, såvel som diskussioner om passende gennemsigtighed og overvågning af sådanne udendørs eksperimenter. De tidlige flyvninger ville teste ballonens grundlæggende funktion, som ville være bundet til en gondol udstyret med propeller, sprøjter og sensorer. Men i sidste ende ville eksperimentet involvere frigivelse af en fin pløje af materialer, sandsynligvis calciumcarbonat, i stratosfæren. Ballonen vil derefter spore det spor i omvendt rækkefølge, hvilket gør det muligt for sensorerne at måle, hvor godt partiklerne spreder sollys, om de smelter sammen eller spredes, og hvordan de interagerer med forstadier til ozon.

Ukendte ukendte

Fuldskala geoengineering vil uundgåeligt indebære en vis risiko. Vi står sandsynligvis over for et frygteligt valg mellem at acceptere de klare farer ved klimaændringer og at risikere det ukendte ved geoengineering. Alan Robock , professor i miljøvidenskab ved Rutgers, har udgivet en liste af 27 risici og bekymringer, som teknologien rejser, herunder dens potentiale til at nedbryde ozonlaget og mindske nedbøren i Afrika og Asien.

I sidste ende bekymrer Robock sig om, at geoengineering simpelthen kan være for risikabelt til nogensinde at prøve. Vi ved ikke, hvad vi ikke ved, siger han. Skal vi stole på den eneste planet, der vides at have intelligent liv til dette komplicerede tekniske system? MITs Cziczo er mere sløv. Vi ved, at problemet er drivhusgas, så løsningen er, at man tager drivhusgassen ud, siger han. Du forsøger ikke at gøre noget, som vi fuldstændig ikke forstår.

Forbeholdene omkring geoengineering-forskning var på fuld udstilling i slutningen af ​​marts, da snesevis af bemærkelsesværdige klima- og samfundsforskere samledes ved Carnegie Endowment for International Peace i Washington, D.C., til Forum om U.S. Solar Geoengineering Research. Oplægsholdere fremhævede en lang række ubesvarede og måske ubesvarede spørgsmål om international regeringsførelse: Hvem skal bestemme, hvornår aftrækkeren skal trækkes? Hvordan bestemmer vi korrekte gennemsnitstemperaturer, når de samme vil påvirke forskellige nationer på markant forskellige måder? Kan en nation holdes ansvarlig for de negative virkninger af dens geoingeniørplan på et andet lands vejr? Kunne disse værktøjer bruges til bevidst at angribe en nabonation? Og kunne konflikter om disse spørgsmål ende i krig?

Jeg har endnu ikke hørt nogen beskrivelse af en fremtidig sol-geo-konstrueret verden, der for mig lyder andet end dystopisk eller yderst urealistisk, sagde Rose Cairns, en forsker ved University of Sussex, som deltog i morgendiskussionen fra England via Skype.

Relateret historie

Læs næste Med vilje konstruere Jordens atmosfære for at opveje stigende temperaturer kunne det være langt mere gennemførligt, end du forestiller dig, siger David Keith. Men er det en god idé?

Men Harvards Schrag argumenterede for det modsatte : at den mest skræmmende version af fremtiden kan være en, hvor geoengineering aldrig udvikles eller implementeres. Jeg tror ikke, folk forstår, hvad vi er oppe imod med klimaet, sagde han. De mest sandsynlige scenarier for klima over længere tidsskalaer er ødelæggende for fremtidige generationer, absolut ødelæggende.

Da han flashede lysbilleder, der fremhævede det dramatiske tab af havis i Arktis og Antarktis i de seneste måneder, understregede Schrag, at klimaændringer allerede forårsager synlige påvirkninger hurtigere end nogen havde forventet. Han tilføjede, at det er svært at forudse ethvert scenarie, hvor vi kan reducere drivhusgasniveauerne hurtigt nok til at undgå langt værre farer: den mængde, vi allerede har frigivet, vil sandsynligvis låse i en anden grad af opvarmning, selvom vi stopper emissionerne i morgen, sagde han. .

Efter hans mening betyder disse hårde realiteter, at vi er nødt til at forsøge at besvare de vanskelige spørgsmål, geoengineering stiller. Det er stadig, i alle de tilfælde, jeg har set, bedre end alternativet med bare at lade klimaet varmes, sagde han. I betragtning af verdens bane og vanskeligheden ved at reducere emissioner, er dette noget, vi virkelig skal forstå.

Frygtens magt

Mitchell var modstander af geoengineering i det meste af sin karriere. Tanken om, at menneskeheden skulle pille ved det finjusterede klimasystem, forekom ham som umuligt arrogant. Men ligesom andre forskere, der brugte årtier på at stirre på stadig mere skræmmende fremskrivninger, mens verden ignorerede de højeste advarsler, videnskabsmænd vidste, hvordan de skulle lyde, ændrede han modvilligt sit syn.

Det kan tage årtier at lære, hvilke geoengineeringsmetoder der kan fungere, om miljømæssige bivirkninger kan minimeres, og om det i sidste ende er for farligt at prøve. Jo længere vi venter med at påbegynde seriøs forskning, jo større er risikoen for, at vi implementerer et usikkert værktøj i lyset af pludselige klimachok, eller ikke har et i hånden, når vi har brug for det. Og ingen ved rigtig, hvornår det kan være.

Siger Mitchell, Behovet for klimateknik kan komme hurtigere, end vi er klar over.

skjule