Solen belyser lager av jordens atmosfär, sett från den internationella rymdstationen. Ett förslag på solgeoingenjör för att minska effekterna av den globala uppvärmningen skulle rikta sig mot ett övre lager av atmosfären. NASA I årtionden, klimatforskaren David Keith från Harvard University har försökt få folk att ta hans forskning på allvar. Han är en pionjär inom området geoengineering, som syftar till att bekämpa klimatförändringar genom en rad tekniska lösningar. Över åren, idéer har inkluderat stänkjärn i havet för att stimulera plankton att suga upp mer kol från atmosfären eller fånga kol direkt ur luften.
Keith grundade ett företag som utvecklar teknik för att ta bort kol från luften, men hans specialitet är solar geoengineering, vilket innebär att reflektera solljus bort från jorden för att minska mängden värme som fastnar i atmosfären av växthusgaser. Strategin har inte bevisats, men modellering tyder på att det kommer att fungera. Och eftersom stora vulkanutbrott kan ha samma effekt, det finns några verkliga data för att förankra idén.
Inom en snar framtid, Keith och hans kollegor hoppas kunna lansera ett av de första testerna av konceptet:en ballong på hög höjd som skulle injicera små, reflekterande partiklar in i skiktet i den övre atmosfären som kallas stratosfären. Platsen och tiden för experimentet återstår att bestämma, men det skulle vara ett babysteg mot att visa om konstgjorda stratosfäriska partiklar kan hjälpa till att kyla planeten så som utbrott gör naturligt.
Men tanken på att använda en teknisk fix för klimatförändringar är kontroversiell. Att prata om - än mindre forskning - om geoengineering har länge ansetts vara tabu av rädsla för att det skulle dämpa ansträngningarna att bekämpa klimatförändringar på andra sätt, särskilt det kritiska arbetet med att minska koldioxidutsläppen. Det lämnade geoengineering i utkanten av klimatforskning. Men människors attityder kan förändras, Säger Keith. Han hävdar att även om geoengineering i sig inte kan lösa problemet med klimatförändringar, det kan hjälpa till att mildra skadan om den genomförs noggrant tillsammans med utsläppsminskningar.
År 2000, Keith publicerade en översikt av geoengineering -forskning i den årliga översynen av energi och miljö, där han noterade att stora klimatbedömningar fram till den tiden i stort sett hade ignorerat det. Tidigare i år, han talade i Seattle om det aktuella läget på det årliga mötet i American Association for the Advancement of Science. Knowable Magazine pratade med Keith om hur det vetenskapliga, Det tekniska och geopolitiska landskapet har förändrats under de mellanliggande decennierna.
Konversationen har redigerats för längd och tydlighet.
Då var det något som en ganska liten grupp människor som tänkte på klimat visste om - och för det mesta var överens om att de inte skulle prata om. Och det var det. Nu diskuteras det mycket mer. Jag tror att tabu är reducerat, Säkert. Det är säkert fortfarande kontroversiellt, men min känsla är att det har skett ett verkligt skifte. Allt fler människor som är inom klimatvetenskap eller i offentlig politik kring klimat eller i miljögrupper är nu överens om att detta är något vi borde prata om, även om många tycker att det aldrig borde genomföras. Det råder till och med enighet om att forskning ska ske. Det känns riktigt annorlunda.
Jag tror att det är välmenat; människor har rätt att oroa sig för att prata om geoengineering kan minska ansträngningarna att minska utsläppen. Jag tror inte att denna oro för moralisk fara är en giltig anledning att inte forska. Det fanns människor som hävdade att vi inte skulle tillåta att AIDS triple-drug-cocktailen distribuerades i Afrika eftersom den skulle missbrukas, skapa motstånd. Andra argumenterade mot implementering av krockkuddar, för att folk skulle köra snabbare. Det finns en lång historia av att argumentera mot alla möjliga potentiellt riskreducerande tekniker på grund av risken för riskkompensation-möjligheten att människor kommer att ändra beteende genom att ta på sig fler risker. Jag tycker att det är ett etiskt förvirrat argument.
För mig, det allvarligaste bekymret är att vissa enheter-som stora fossila bränsleföretag som har ett politiskt intresse av att blockera utsläppsminskningar-kommer att försöka utnyttja potentialen för geoingenjör som ett argument mot utsläppsminskningar. Denna oro har sannolikt varit den främsta anledningen till att vissa stora civilsamhällsgrupper vill blockera eller innehålla diskussioner om det här så att det inte kommer in mer i klimatdebatten. För mig är oron helt berättigad, men jag tror att det rätta svaret är att konfrontera det direkt framför att undvika debatt. Jag vill inte ha en värld där beslut fattas av eliter som pratar bakom stängda dörrar.
Solar geoengineering skulle innebära att injicera reflekterande aerosoler från plan på hög höjd i lagret i den övre atmosfären som kallas stratosfären, som sträcker sig mellan 10 till 50 kilometer (6 till 31 miles) över jordens yta. Tanken är att aerosolpartiklarna skulle reflektera en liten mängd solljus bort från planeten, minska mängden värme som fångas upp av växthusgaser och mildra några av effekterna av klimatförändringar. SCoPEx/Knowable Magazine Dramatiskt, även under de senaste åren. När jag skrev den årliga granskningen 2000 det fanns praktiskt taget noll organiserad forskning. Det var några forskare som ibland blev intresserade och lade ner ungefär 1 procent av sin tid.
Nu finns det små forskningsprogram nästan överallt du bryr dig om att nämna. Det finns ett kinesiskt program som är ganska seriöst; det finns en australisk som är bättre finansierad än någonting i USA; det finns flera i Europa.
Den stora överraskningen har varit de senaste resultaten, inklusive två studier jag deltog i, visar att effekterna av ett globalt solgeoingenjörsprogram inte skulle vara så geografiskt ojämlika som man befarade. Det som är viktigt för den verkliga offentliga politiken är vem som har det sämre.
För en uppsats som publicerades förra året i Nature Climate Change, vi använde en mycket högupplöst datormodell, och vi jämförde, över hela markytan, två världar:en värld där vi har två gånger föreindustriella halter av koldioxid och den andra världen där vi har tillräckligt med solgeoingenjörer för att minska temperaturförändringen med hälften. För var och en av de 33 geografiska studieområden som utsetts av mellanstatliga panelen för klimatförändringar, vi försökte titta på om solar geoengineering skulle flytta en viss klimatvariabel tillbaka mot preindustriella nivåer, som vi kallar "modererat, "eller flytta den längre bort från preindustrial, som vi kallar "förvärrad".
Vi fokuserade på några av de viktigaste klimatvariablerna:förändring i extrem temperatur, förändring av medeltemperatur, förändring av vattentillgänglighet och förändring i extrem nederbörd. Och det vi fann verkar nästan för bra för att vara sant:Det fanns inte en enda variabel i en enda region som förvärrades. Det var en överraskning.
I en uppsats som publicerades i mars i Environmental Research Letters, vi gjorde samma analys med en annan modell, och vi fann att med solgeoingenjör, allt modereras i alla regioner utom fyra. Men alla dessa fyra är torra områden som blir våtare. Så min gissning är att många invånare i dessa regioner faktiskt skulle föredra det resultatet eftersom människor i allmänhet är mer oroliga för att bli torrare än blötare.
Nu, vad modellen visar kanske är sant i den verkliga världen. Men om det finns en enda anledning att verkligen titta på dessa tekniker och utvärdera dem i experiment, det är resultat som detta som visar att du kan minska nästan alla eller många av de största klimatstörningarna utan att göra någon region väsentligt sämre. Det är en grej.
SCoPEx är ett stratosfäriskt ballongsexperiment för att sätta aerosoler i stratosfären och mäta deras interaktion under de första timmarna och den första kilometern eller så efter släpp i en plume. Det handlar om en ballong på hög höjd som ska lyfta en gondol som bär ett paket med vetenskapliga instrument till en höjd av 20 kilometer. Det kommer att släppa ut en mycket liten mängd material som is, kalciumkarbonat (i huvudsak pulveriserad kalksten) eller svavelsyradroppar som kallas sulfater. Gondolen kommer att vara utrustad med propellrar som ursprungligen gjordes för flygbåtar så att den kan flyga genom plum av släppt material för att göra mätningar.
Mängden frigjort material kommer att vara i storleksordningen 1 kg, som är alldeles för liten för att ha någon direkt hälso- eller miljöpåverkan när den släppts. Målet är inte att förändra klimatet eller ens se om du kan reflektera solljus. Målet är helt enkelt att förbättra våra modeller av hur aerosoler bildas i stratosfären, särskilt i plymer, vilket är mycket relevant för att förstå hur solar geoengineering skulle fungera. Vi hoppas kunna starta experimentet snart. Men när och var det kommer att hända beror på ballongtillgänglighet och rekommendationer från en rådgivande kommitté.
Det planerade Stratospheric Controlled Perturbation Experiment kommer att skicka en ballong som bär vetenskapliga instrument i en gondol in i stratosfären. Instrumenten kommer att släppa ut en liten mängd material-sannolikt is eller mineraldamm-för att bilda en kilometer lång plöja av aerosolpartiklar (vänster). Modifierade luftbåtspropellrar gör att gondolen kan manövrera ovanför plymen (mitten) och sänka instrumenten in i plummen för att göra upprepade mätningar av hur partiklarna sprids genom stratosfären (höger). ANPASSAD FRÅN J.A. DYKEMA ET AL/FILOSOFISKA TRANSAKTIONER I ROYAL SOCIETY A 2014 Allt vi lägger i stratosfären kommer att hamna på ytan, och det är en av de risker vi måste överväga. Ett fullskaligt solgeoingenjörsprogram kan innebära att cirka 1,5 miljoner ton svavel och svavelsyra injiceras i stratosfären per år. Detta kan göras med hjälp av en flotta av flygplan; ungefär 100 flygplan skulle behöva kontinuerligt flyga nyttolaster upp till cirka 20 kilometer (12 miles) höjd. Du skulle inte ha fel om du tycker att det här låter galet. Vi vet att svavelsyraföroreningar i den lägre atmosfären dödar många människor varje år, så att sätta svavelsyra i stratosfären är uppenbarligen en risk. Men det är viktigt att förstå hur mycket 1,5 miljoner ton per år egentligen är.
Utbrottet av Mount Pinatubo 1991, i Filippinerna, hällde cirka 8 miljoner ton svavel på ett år i stratosfären. Det kylde klimatet och fick konsekvenser för alla slags system. De nuvarande globala utsläppen av svavel är cirka 50 miljoner ton om året till den lägre atmosfären, och det dödar flera miljoner människor varje år från fina partiklar luftföroreningar. Så den relativa risken från solenergiingenjörer är ganska liten, och det måste vägas mot risken att inte göra geoengineering av solenergi.
Det kan hända väldigt snabbt, men alla sätt det händer väldigt snabbt är dåliga fall, i princip där ett land bara hoppar på det väldigt snabbt. Det är uppenbart att det som är bäst är att länder inte bara börjar göra det utan att formulera tydliga planer och bygga in kontroller och balanser och så vidare.
Om det fanns mycket mer omfattande forskning under det närmaste halva decenniet till decenniet-vilket är möjligt eftersom attityderna verkligen förändras-då är det troligt att en del koalitioner av länder kan börja tumma mot verkligt genomförande med allvar, synliga planer som kan kritiseras av det vetenskapliga samfundet med början i slutet av detta decennium. Jag förväntar mig inte att det kommer att hända så snabbt, men jag tror att det är möjligt.
Den första, och den absolut viktigaste, det vi gör med klimatförändringarna är att kolsyra ekonomin, som bryter kopplingen mellan ekonomisk aktivitet och koldioxidutsläpp. Det finns inget jag kan säga om geoengineering av solenergi som förändrar det faktum att vi måste minska utsläppen. Om vi inte gör det, var gjort.
Sedan kolborttagning, som innebär att fånga upp och lagra kol som redan har släppts ut, kan bryta kopplingen mellan utsläpp och mängden koldioxid i atmosfären. Storskalig koldioxidborttagning är verkligen meningsfull när utsläppen klart går mot noll, och vi går mot den svårare delen av ekonomin att mildra. Och då är geoengineering av solenergi en sak som delvis och ofullkomligt kan försvagas, men inte gå sönder, kopplingen mellan mängden koldioxid i atmosfären och klimatförändringar - förändringar i havsnivån, förändringar i extrema händelser, temperaturförändringar, etc.
Så om du tittar på kurvan för övergripande växthusgaser i atmosfären, du kan tänka dig utsläppsminskningar som att platta ut kurvan. Kolborttagning tar dig ner på andra sidan kurvan. Och då kan solenergiingenjör skära av toppen av kurvan, vilket skulle minska risken för koldioxid som redan finns i luften.
Vissa tycker att vi bara ska använda det som ett utträde ur fängelsekortet i en nödsituation. Vissa människor tycker att vi borde använda det för att snabbt försöka komma tillbaka till ett förindustriellt klimat. Jag argumenterar för att vi använder solar geoengineering för att skära toppen av kurvan genom att gradvis starta den och gradvis avsluta den.
David Keith tänker sig att han använder flera metoder för att bekämpa klimatförändringar. Den röda linjen visar hur effekterna av klimatförändringar skulle förvärras med ett scenario som vanligt med oförminskad förbränning av fossila bränslen och andra utsläpp av växthusgaser. Aggressivt minska utsläppen böjer den kurvan, och avlägsnande av kol från atmosfären ger ytterligare nedskärningar, men det finns fortfarande konsekvenser av de redan höga halterna av koldioxid. I detta scenario, solgeoengineering skulle minska påverkan från befintlig atmosfärisk koldioxid, effektivt hugga toppen av kurvan. David Keith/Knowable Magazine Jag är inte så optimistisk just nu eftersom vi verkar vara så mycket längre bort från en internationell miljö som kommer att tillåta en vettig politik. Och det är inte bara i USA. Det är ett helt gäng europeiska länder med fler populistiska regimer. Det är Brasilien. Det är det mer auktoritära Indien och Kina. Det är en mer nationalistisk värld, höger? Det är lite svårt att se en global, samordnad insats på kort sikt. Men jag hoppas att dessa saker kommer att förändras.
Denna berättelse uppträdde ursprungligen i Känd tidning och publiceras här igen som en del av Täcker klimatet nu , ett globalt journalistiskt samarbete som stärker täckningen av klimathistorien.
