DIY á plánetuskala

Frá gróðursetningu skóga á meginlandi mælikvarða til gervi framkalla úrkomu, hafa vísindamenn byrjað að leggja til, prófa og í sumum tilfellum hrinda í framkvæmd stórfelldum jarðverkfræðiverkefnum til að umbreyta plánetunni (1). Þessi verkefni eru hönnuð til að leysa alþjóðleg vandamál eins og eyðimerkurmyndun, þurrka eða umfram koltvísýring í andrúmsloftinu, en eru í sjálfu sér mjög vandamál.

Nýjasta frábæra hugmyndin til að snúa við áhrifum hlýnunar jarðar hrindir plánetunni okkar frá á braut lengra frá sólu. Í nýútkominni kínversku vísindaskáldsögumyndinni The Wandering Earth breytir mannkynið braut jarðar með risastórum þrýstivélum til að forðast stækkun (2).

Er eitthvað svipað mögulegt? Sérfræðingar tóku þátt í útreikningum, niðurstöður þeirra eru nokkuð skelfilegar. Ef til dæmis SpaceX Falcon Heavy eldflaugahreyflar væru notaðir, þyrfti 300 milljarða „skota“ af fullum krafti til að koma jörðinni á braut um Mars, á meðan megnið af efni jarðar yrði notað til byggingar og krafts. Þetta er. Örlítið skilvirkari væri jónavél sem er sett á sporbraut um jörðu og á einhvern hátt fest við plánetuna - hún myndi að sögn nota 13% af massa jarðar til að flytja hin 87% sem eftir eru yfir á frekari braut. Svo kannski? Hún þyrfti að vera næstum tuttugufalt þvermál jarðar og ferðin á braut um Mars myndi samt taka ... milljarð ára.

2. Rammi úr myndinni "The Wandering Earth"

Því virðist sem verkefninu að „ýta“ jörðinni inn á kaldari braut ætti að fresta um óákveðinn tíma í framtíðinni. Þess í stað er eitt af þeim verkefnum sem þegar er hafin á fleiri en einum stað, byggingu grænna varna á stórum flötum plánetunnar. Þeir samanstanda af innfæddum gróðri og eru gróðursettir á jaðri eyðimerkur til að stöðva frekari eyðimerkurmyndun. Tveir stærstu veggirnir eru þekktir undir ensku nafni í Kína, sem í 4500 km, er að reyna að hemja útbreiðslu Gobi eyðimörkarinnar, og frábær grænn veggur í Afríku (3), allt að 8 km á landamærum Sahara.

3. Inntöku Sahara í Afríku

Hins vegar sýna jafnvel bjartsýnustu áætlanir að við munum þurfa að minnsta kosti einn milljarð hektara af skógum til viðbótar til að halda aftur af áhrifum hlýnunar jarðar með því að hlutleysa nauðsynlegt magn af CO2. Þetta er svæði á stærð við Kanada.

Að sögn vísindamanna frá Potsdam Institute for Climatic Research hefur trjágróðursetning einnig takmörkuð áhrif á loftslagið og vekur óvissu um hvort hún skili árangri. Áhugamenn um jarðverkfræði eru að leita að róttækari leiðum.

Lokar sólinni með gráu

Tækni kynnt fyrir mörgum árum úðun á súrum efnasamböndum út í andrúmsloftið, líka þekkt sem SRM (stjórnun sólargeislunar) er endurgerð þeirra aðstæðna sem verða við stór eldgos sem losa þessi efni út í heiðhvolfið (4). Þetta stuðlar meðal annars að skýjamyndun og minnkun sólargeislunar sem nær til yfirborðs jarðar. Vísindamenn hafa til dæmis sannað að hann er frábær Pinatubo á Filippseyjum leiddi það árið 1991 til um 0,5°C hitafalls um allan heim á að minnsta kosti tveimur árum.

4. Áhrif brennisteinsúðabrúsa

Raunar hefur iðnaður okkar, sem hefur gefið frá sér mikið magn af brennisteinsdíoxíði sem mengunarefni í áratugi, lengi stuðlað að því að draga úr sólarljósi. talið er að þessi mengunarefni í hitajafnvæginu gefi jörðinni um 0,4 wött af "léttingu" á hvern fermetra. Hins vegar er mengunin sem við framleiðum með koltvísýringi og brennisteinssýru ekki varanleg.

Þessi efni berast ekki upp í heiðhvolfið þar sem þau gætu myndað varanlega sólarfilmu. Vísindamennirnir áætla að til að jafna áhrif styrks í lofthjúpi jarðar þyrfti að dæla að minnsta kosti 5 milljónum tonna eða meira inn í heiðhvolfið.₂ og önnur efni. Talsmenn þessarar aðferðar, eins og Justin McClellan hjá Aurora Flight Sciences í Massachusetts, áætla að kostnaður við slíka aðgerð yrði um 10 milljarðar dollara á ári - talsverð upphæð, en ekki nóg til að eyða mannkyninu að eilífu.

Því miður hefur brennisteinsaðferðin annan galla. Kæling virkar vel á heitari svæðum. Á svæðinu við pólana - nánast engin. Svo, eins og þú gætir giska á, er ekki hægt að stöðva ferlið við bráðnun íss og hækkandi sjávarborð með þessum hætti og vandamálið um tap vegna flóða á láglendi strandsvæðum verður áfram raunveruleg ógn.

Nýlega gerðu vísindamenn frá Harvard tilraun til að kynna úðabrúsa í um 20 km hæð - ófullnægjandi til að hafa veruleg áhrif á heiðhvolf jarðar. Þær (SCoPEx) voru framkvæmdar með blöðru. Úðabrúsinn innihélt m.a. súlföt, sem mynda þoku sem endurkastar sólarljósi. Þetta er eitt af mörgum takmörkuðum jarðverkfræðiverkefnum sem eru unnin á plánetunni okkar í óvæntum fjölda.

Geimregnhlífar og aukning á albedo jarðar

Meðal annarra verkefna af þessu tagi vekur hugmyndin athygli risastór regnhlífarútsetning út í geiminn. Þetta myndi takmarka magn sólargeislunar sem berist til jarðar. Þessi hugmynd hefur verið til í áratugi, en er nú á skapandi þróunarstigi.

Grein sem birtist árið 2018 í tímaritinu Aerospace Technology and Management lýsir verkefninu sem höfundar nefna. Í samræmi við hana er fyrirhugað að setja þunnt breitt koltrefjaborða við Lagrange-punktinn, sem er tiltölulega stöðugur punktur í flóknu kerfi þyngdarsamskipta milli jarðar, tungls og sólar. Laufið útilokar aðeins lítinn hluta sólargeislunar, en það gæti dugað til að koma hitastigi jarðar undir 1,5°C mörkin sem Alþjóða loftslagsnefndin hefur sett.

Þeir setja fram nokkuð svipaða hugmynd stórir rýmisspeglar. Stjörnueðlisfræðingurinn Lowell Wood frá Lawrence Livermore National Laboratory í Kaliforníu lagði til þær snemma á fyrsta degi. Til að hugmyndin skili árangri þarf endurvarpið að falla á að minnsta kosti 1% af sólarljósi og speglarnir verða að vera 1,6 milljónir km² að flatarmáli.².

Aðrir vilja loka fyrir sólina með því að örva og beita því ferli sem kallast skýjasáning. "Fræ" þarf til að mynda dropa. Auðvitað myndast vatnsdropar í kringum rykagnir, frjókorn, sjávarsalt og jafnvel bakteríur. Það er vitað að efni eins og silfurjoðíð eða þurrís er einnig hægt að nota í þetta. Þetta getur gerst með þeim aðferðum sem þegar eru þekktar og notaðar. lýsandi og hvítandi ský, sem eðlisfræðingurinn John Latham lagði til árið 1990. Sea Cloud Lightning Project við háskólann í Washington í Seattle leggur til að ná fram bleikjandi áhrifum með því að úða sjó á ský yfir hafið.

Aðrar athyglisverðar tillögur aukning á albedo jarðar (þ.e. hlutfall endurkastaðrar geislunar og innfallsgeislunar) eiga einnig við um að mála hús hvít, gróðursetja bjartar plöntur og kannski jafnvel leggja endurskinsplötur í eyðimörkinni.

Við lýstum nýlega frásogsaðferðum sem eru hluti af jarðverkfræði vopnabúrinu í MT. Þeir eru almennt ekki alþjóðlegir að umfangi, þó að ef þeim fjölgar geti afleiðingarnar verið alþjóðlegar. Hins vegar er verið að leita að aðferðum sem verðskulda nafnið jarðverkfræði. CO flutningur₂ frá andrúmsloftinu getur, að sögn sumra, farið í gegnum sáning á höfunumsem, þegar allt kemur til alls, er einn helsti kolefnisvaskur á plánetunni okkar, sem ber ábyrgð á að minnka um það bil 30% af CO₂. Hugmyndin er að bæta skilvirkni þeirra.

Tvær mikilvægustu leiðirnar eru að frjóvga sjóinn með járni og kalki. Þetta örvar vöxt plöntusvifs, sem sýgur koltvísýring úr andrúmsloftinu og hjálpar til við að setja það á botninn. Viðbót á kalsíumsamböndum mun valda viðbrögðum við CO.₂ þegar uppleyst í hafinu og myndun bíkarbónatjóna, sem dregur þannig úr sýrustigi sjávar og gerir þau móttækileg fyrir að taka upp meira CO₂.

Hugmyndir frá Exxon Stables

Stærstu styrktaraðilar jarðverkfræðirannsókna eru The Heartland Institute, Hoover Institution og American Enterprise Institute, sem öll vinna fyrir olíu- og gasiðnaðinn. Þess vegna eru hugtök jarðverkfræði oft gagnrýnd af talsmönnum kolefnisminnkunar sem að þeirra mati beina athyglinni frá kjarna vandans. Að auki beiting jarðverkfræði án þess að draga úr losun gerir mannkynið háð þessum aðferðum án þess að leysa hið raunverulega vandamál.

Olíufyrirtækið ExxonMobil hefur verið þekkt fyrir djörf alþjóðleg verkefni sín síðan á tíunda áratugnum. Auk þess að frjóvga höfin með járni og byggja upp 90 trilljón dollara sólarvörn í geimnum, lagði hún einnig til að yfirborð hafsins yrði bleikt með því að bera björt lög, froðu, fljótandi palla eða aðra „endurkast“ á vatnsyfirborðið. Annar kostur var að draga ísjaka á norðurslóðum niður á lægri breiddargráður svo hvítleiki íssins endurvarpaði geislum sólarinnar. Auðvitað kom strax fram hættan á stóraukinni mengun hafsins, svo ekki sé minnst á hinn mikla kostnað.

Sérfræðingar Exxon hafa einnig lagt til að notaðar séu stórar dælur til að flytja vatn undan hafísnum á Suðurskautslandinu og úða því síðan út í andrúmsloftið til að leggjast sem snjór eða ísagnir á íshellu Austur-Ísskautsins. Stuðningsmenn héldu því fram að ef þremur billjónum tonnum á ári yrði dælt með þessum hætti þá væri 0,3 metrum meiri snjór á íshellunni, en vegna mikils orkukostnaðar var þetta verkefni ekki lengur nefnt.

Önnur hugmynd frá Exxon hesthúsinu eru þunnfilmu helíumfylltar álblöðrur í heiðhvolfinu, settar í allt að 100 km hæð yfir yfirborði jarðar til að dreifa sólarljósi. Einnig hefur verið lagt til að hraða umferð vatns í heimshöfunum með því að stjórna seltu á sumum lykilsvæðum, eins og Norður-Atlantshafi. Til þess að vatnið yrði saltara var meðal annars talið að varðveita Grænlandsjökulinn sem kæmi í veg fyrir hraða bráðnun hans. Hins vegar væri hliðaráhrif kólnunar Norður-Atlantshafsins að kæla Evrópu og gera mönnum erfiðara fyrir að lifa af. Smámál.

Gögn veitt Jarðverkfræðiskjár - sameiginlegt verkefni Biofuelwatch, ETC Group og Heinrich Boell Foundation - sýnir að töluvert af jarðverkfræðiverkefnum hefur verið hrint í framkvæmd um allan heim (5). Kortið sýnir virkt, lokið og yfirgefið. Svo virðist sem enn sé engin samræmd alþjóðleg stjórnun á þessari starfsemi. Svo það er ekki stranglega alþjóðlegt jarðverkfræði. Meira eins og vélbúnaður.

5. Kort af jarðverkfræðiverkefnum samkvæmt síðunni map.geoengineeringmonitor.org

Flest verkefnin, rúmlega 190, hafa þegar verið hrint í framkvæmd. kolefnisbindingut.d. kolefnisfanga og -geymsla (CCS), og um 80 – kolefnisfanga, notkun og geymslu (, KUSS). Það hafa verið 35 frjóvgunarverkefni í hafinu og yfir 20 innspýting í heiðhvolfinu (SAI) verkefni. Í Geoengineering Monitor listanum finnum við einnig nokkra skýtengda starfsemi. Stærsti fjöldi verkefna var búinn til fyrir veðurbreytingar. Gögnin sýna að það voru 222 atburðir sem tengdust aukinni úrkomu og 71 atburðir tengdir minnkandi úrkomu.

Fræðimenn halda áfram að rífast

Alltaf vekur eldmóður frumkvöðla að þróun loftslags-, andrúmslofts- og haffyrirbæra á heimsvísu spurningar: vitum við virkilega nóg til að helga okkur jarðverkfræði án ótta? Hvað ef til dæmis stórfelld skýjasáning breytir vatnsrennsli og seinkar regntímanum í Suðaustur-Asíu? Hvað með hrísgrjónaræktun? Hvað ef til dæmis að losa tonn af járni í hafið þurrka út fiskstofninn meðfram strönd Chile?

í hafinu, sem fyrst var útfært undan strönd Bresku Kólumbíu í Norður-Ameríku árið 2012, kom fljótt aftur á bak með gríðarmikilli þörungablóma. Fyrr á árinu 2008 samþykktu 191 ríki SÞ bann við frjóvgun sjávar af ótta við óþekktar aukaverkanir, hugsanlegar breytingar á fæðukeðjunni eða myndun súrefnissnauður svæði í vatnshlotum. Í október 2018 fordæmdu yfir hundrað frjáls félagasamtök jarðverkfræði sem „hættulega, óþarfa og ósanngjarna“.

Eins og raunin er með læknismeðferð og mörg lyf, vekur jarðverkfræði aukaverkanirsem aftur á móti mun krefjast sérstakra ráðstafana til að koma í veg fyrir þær. Eins og Brad Plumer benti á í The Washington Post, þegar jarðverkfræðiverkefni eru hafin, er erfitt að stöðva þau. Þegar við hættum til dæmis að úða endurskinsögnum út í andrúmsloftið mun jörðin byrja að hitna mjög hratt. Og skyndilega eru þeir miklu verri en hægir.

Nýleg rannsókn sem birt var í Journal of Geosciences gerir þetta ljóst. Höfundar þess notuðu ellefu loftslagslíkön í fyrsta skipti til að spá fyrir um hvað gæti gerst ef heimurinn beitti sólargeoverkfræði til að vega upp á móti einu prósenta aukningu á heimsvísu í losun koltvísýrings árlega. Góðu fréttirnar eru þær að líkanið getur komið á stöðugleika í hitastigi á jörðinni, en það lítur út fyrir að ef jarðverkfræði myndi hætta þegar því var náð, þá myndu verða skelfilegar hitahækkanir.

Sérfræðingar óttast einnig að vinsælasta jarðverkfræðiverkefnið - að dæla brennisteinsdíoxíði út í andrúmsloftið - gæti stofnað sumum svæðum í hættu. Stuðningsmenn slíkra aðgerða eru á móti. Rannsókn sem birt var í tímaritinu Nature Climate Change í mars 2019 fullvissar um að neikvæð áhrif slíkra framkvæmda verði mjög takmörkuð. Meðhöfundur rannsóknarinnar, prof. David Keith frá Harvard, verkfræði- og stjórnmálafræðingi, segir að vísindamenn ættu ekki bara að snerta jarðverkfræði, sérstaklega sólarorku.

- - Sagði hann. -

Grein Keiths hefur þegar verið gagnrýnd af þeim sem óttast að vísindamenn séu að ofmeta núverandi tækni og að bjartsýni þeirra á jarðverkfræðiaðferðum gæti dregið úr samfélaginu að gera tilraunir til að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda.

Það eru margar rannsóknir sem sýna hversu pirrandi beiting jarðverkfræði getur verið. Árið 1991 var 20 megatonn af brennisteinsdíoxíði sleppt út í lofthjúpinn og öll plánetan var þakin súlfatilagi sem endurvarpaði miklu magni af sýnilegu ljósi. Jörðin hefur kólnað um hálfa gráðu á Celsíus. En eftir nokkur ár féllu súlfötin úr andrúmsloftinu og loftslagsbreytingar fóru aftur í sitt gamla, órólega mynstur.

Athyglisvert er að í undirlagðri, svalari heimi eftir Pinatubo virtust plönturnar standa sig vel. Sérstaklega skógunum. Ein rannsókn leiddi í ljós að á sólríkum dögum árið 1992 jókst ljóstillífun í skógi í Massachusetts um 23% miðað við fyrir gos. Þetta staðfesti þá tilgátu að jarðverkfræði ógni ekki landbúnaði. Nákvæmari rannsóknir sýndu hins vegar að eftir eldgosið dróst kornuppskera heimsins saman um 9,3% og hveiti, sojabaunir og hrísgrjón um 4,8%.

Og þetta ætti að kæla stuðningsmenn hnattrænnar kólnunar heimsins.