Att injicera partiklar i atmosfären för att kyla planeten och motverka uppvärmningseffekterna av klimatförändringar skulle inte göra något för att kompensera växtskadorna från stigande globala temperaturer, enligt en ny analys från University of California, Berkeley, forskare.

Genom att analysera tidigare effekter av jordens kylande vulkanutbrott, och grödors reaktion på förändringar i solljus, teamet drog slutsatsen att eventuella förbättringar i utbyte från kallare temperaturer skulle motverkas av lägre produktivitet på grund av minskat solljus. Resultaten har viktiga konsekvenser för vår förståelse av solenergiingenjörer, en föreslagen metod för att hjälpa mänskligheten hantera effekterna av den globala uppvärmningen.

"Att skugga planeten håller saker svalare, vilket hjälper grödor att växa bättre. Men växter behöver också solljus för att växa, så att blockering av solljus kan påverka tillväxten. För jordbruket, de oavsiktliga effekterna av solenergigeoteknik är lika stora som fördelarna, "sa huvudförfattaren Jonathan Proctor, en doktorand vid UC Berkeley vid Institutionen för jordbruks- och resursekonomi. "Det är lite som att utföra en experimentell operation; biverkningarna av behandlingen verkar vara lika illa som sjukdomen."

"Okänd okända gör alla nervösa när det kommer till global politik, som de borde, sade Solomon Hsiang, medhuvudförfattare till studien och kanslerlektor i offentlig politik vid UC Berkeley. "Problemet med att ta reda på konsekvenserna av sol-geoteknik är att vi inte kan göra ett experiment i planetarisk skala utan att faktiskt använda tekniken. Genombrottet här var att inse att vi kunde lära oss något genom att studera effekterna av gigantiska vulkanutbrott som geoteknik försöker att kopiera."

Hsiang är chef för UC Berkeleys Global Policy Laboratory, där Proctor är doktorand.

Proctor och Hsiang kommer att publicera sina resultat online i tidningen Natur den 8 augusti.

Vissa människor har pekat på tidigare episoder av global kylning orsakad av gaser som släpps ut under massiva vulkanutbrott, såsom berget Pinatubo på Filippinerna 1991, och hävdade att människor avsiktligt kunde injicera sulfataerosoler i den övre atmosfären för att artificiellt kyla jorden och lindra växthusuppvärmningen som orsakas av ökade nivåer av koldioxid. Aerosoler – i det här fallet, små droppar svavelsyra – reflekterar en liten andel solljus tillbaka ut i rymden, sänker temperaturen några grader.

"Det är som att sätta ett paraply över huvudet när du är varm, " sa Proctor. "Om du sätter upp ett globalt solskydd, det skulle bromsa uppvärmningen. "

Pinatubo, till exempel, injicerade cirka 20 miljoner ton svaveldioxid i atmosfären, minska solljuset med cirka 2,5 procent och sänka den globala genomsnittstemperaturen med cirka en halv grad Celsius (nästan 1 grad Fahrenheit).

Teamet länkade majs, soja, ris- och veteproduktion från 105 länder från 1979-2009 till globala satellitobservationer av dessa aerosoler för att studera deras effekt på jordbruket. Para ihop dessa resultat med globala klimatmodeller, laget beräknade att förlusten av solljus från ett sulfatbaserat geoengineering-program skulle upphäva dess avsedda fördelar med att skydda grödor från skadlig extrem värme.

"Det liknar att använda ett kreditkort för att betala av ett annat kreditkort:i slutet av dagen, du hamnar där du började utan att ha löst problemet, " sa Hsiang.

Vissa tidigare studier antydde att aerosoler kan förbättra skörden också genom att sprida solljus och låta mer av solens energi nå inre blad som vanligtvis är skuggade av övre baldakin. Denna fördel med spridning verkar vara svagare än man tidigare trott.

"Vi är de första som använder faktiska experimentella och observationsbevis för att komma fram till de totala effekterna som sulfatbaserad geoteknik kan ha på avkastningen, " Sa Proctor. "Innan jag började studien, Jag trodde att nettoeffekten av förändringar i solljus skulle vara positiv, så jag blev ganska förvånad över upptäckten att spridning av ljus minskar avkastningen."

Trots studiens slutsatser, Proctor sa, "Jag tror inte att vi nödvändigtvis bör avskriva geoteknik för solenergi. För jordbruket, det kanske inte fungerar så bra, men det finns andra sektorer i ekonomin som potentiellt kan gynnas avsevärt. "

Proctor och Hsiang noterade att deras metoder kunde användas för att undersöka effekten av geoteknik på andra segment av ekonomin, människors hälsa och de naturliga ekosystemens funktion.

De tog inte upp andra typer av geoteknik, såsom fångst och lagring av koldioxid, eller problem kring geoteknik, som dess påverkan på jordens skyddande ozonskikt och vem som får ställa in jordens termostat.

"Samhället måste vara objektivt när det gäller geoteknik och utveckla en tydlig förståelse för de potentiella fördelarna, kostnader och risker, "Sa Proctor." För närvarande, osäkerhet om dessa faktorer dvärgar vad vi förstår. "

Författarna betonar behovet av mer forskning om de mänskliga och ekologiska konsekvenserna av geoteknik, både bra och dåliga.

"Det säkraste sättet att minska skadorna på grödor och, i tur och ordning, människors försörjning och välbefinnande, minskar koldioxidutsläppen, " sa Proctor.

"Det kanske viktigaste är att vi har respekt för den potentiella skalan, kraft och risker med teknik för geoingenjörer, "Hsiang sa. "Solljus driver allt på planeten, så vi måste förstå de möjliga resultaten om vi ska försöka hantera det."