Nio av de hetaste åren i mänsklighetens historia har inträffat under det senaste decenniet. Utan en större förändring i denna klimatbana, livets framtid på jorden är ifrågasatt. Skulle människor, vars fossildrivna samhälle driver klimatförändringarna, använda teknik för att bromsa den globala uppvärmningen?

Varje månad sedan september 2019 har Climate Intervention Biology Working Group, ett team av internationellt erkända experter inom klimatvetenskap och ekologi, har samlats på distans för att få vetenskapen att ta itu med den frågan och konsekvenserna av att geokonstruera en svalare jord genom att reflektera en del av solens strålning bort från planeten – en klimatinterventionsstrategi känd som solar radiation modification (SRM).

Gruppens banbrytande papper, "Möjliga ekologiska effekter av klimatintervention genom att reflektera solljus för att kyla jorden, " publicerades i den senaste Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

"Att delta i den här arbetsgruppen har varit ganska ögonöppnande för mig, " sa medförfattaren Peter Groffman, en ekosystemekolog vid Advanced Science Research Center vid The Graduate Center, CUNY och Cary Institute of Ecosystem Studies. "Jag var omedveten om att modellering av klimatintervention var så avancerad, och jag tror att klimatmodellerare var omedvetna om komplexiteten i de ekologiska system som påverkas. Det är en stark påminnelse om vikten av behovet av multidisciplinär analys av komplexa problem inom miljövetenskap."

Det tvärvetenskapliga teamet leds av Phoebe Zarnetske, samhällsekolog och docent vid Michigan State Universitys avdelning för integrativ biologi och ekologi, Evolution, och beteendeprogram, och ekologen Jessica Gurevitch, framstående professor vid institutionen för ekologi och evolution vid Stony Brook University.

Samtal mellan Gurevitch och klimatforskaren Alan Robock, framstående professor vid institutionen för miljövetenskaper vid Rutgers University, gav upphov till pionjärgruppen, som är mer medveten än de flesta om att geoengineering av jordens atmosfär är mer än bara ett science-fiction-scenario.

"Det finns en brist på kunskap om effekterna av klimatingrepp på ekologi, sade Zarnetske. Som vetenskapsmän, vi måste förstå och förutsäga de positiva och negativa effekter det kan ha på den naturliga världen, identifiera viktiga kunskapsluckor, och börja förutsäga vilka effekter det kan ha på marken, marin, och sötvattensarter och ekosystem om det skulle antas i framtiden."

Kostnaderna och tekniken som behövs för att reflektera solens värme tillbaka till rymden är för närvarande mer uppnåeliga än andra klimatinterventionsidéer som att absorbera koldioxid (CO) ₂ ) från luften. Arbetsgruppen förutse deras livliga diskussioner och open access paper kommer att uppmuntra en explosion av vetenskaplig undersökning av hur en klimatinterventionsstrategi känd som solar radiation modification (SRM), parallellt med minskade växthusgasutsläpp, skulle påverka naturen.

Genomförbarheten av planetomfattande SRM-insatser beror på exakta förutsägelser av dess otaliga resultat som tillhandahålls av de väletablerade datorsimuleringarna av Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP). De PNAS papper lägger grunden för att utöka GeoMIP:s räckvidd till att omfatta det otroliga utbudet och mångfalden av jordens ekosystem.

"Medan klimatmodeller har blivit ganska avancerade när det gäller att förutsäga klimatresultat av olika geoteknikscenarier, vi har mycket liten förståelse för vad de möjliga riskerna med dessa scenarier kan vara för arter och naturliga system, Gurevitch förklarade. "Är riskerna för utrotning, förändring av artsamhället, och behovet för organismer att migrera för att överleva under SRM större än klimatförändringarnas, eller minskar SRM riskerna orsakade av klimatförändringar?"

"De flesta av GeoMIP-modellerna simulerar bara abiotiska variabler, men hur är det med alla levande varelser som påverkas av klimatet och är beroende av energi från solen?" tillade Zarnetske. "Vi måste bättre förstå de möjliga effekterna av SRM på allt från markmikroorganismer till monarkfjärilsmigrationer till marina system."

Zarnetskes Spatial and Community Ecology Lab (SpaCE Lab) är specialiserat på att förutsäga hur ekologiska samhällen reagerar på klimatförändringar över skalor från mikrokosmos till det globala, vilket gör den unikt redo att hjälpa arbetsgruppen att belysa viktiga data för framtida SRM-scenarier såsom stratosfärisk aerosolintervention (SAI), tidningens fokus.

SAI skulle minska en del av solens inkommande strålning genom att reflektera solljus tillbaka ut i rymden, liknande det som händer efter stora vulkanutbrott. Teoretiskt sett, det skulle vara möjligt att kontinuerligt fylla på molnet och kontrollera dess tjocklek och placering för att uppnå en önskad måltemperatur.

Men uppsatsen avslöjar den underforskade komplexiteten i kaskadsamband mellan ekosystemfunktion och klimat under olika SAI-scenarier. Faktiskt, de bråkar, begränsning av klimatförändringar måste fortsätta oavsett om SRM antas, och frågan kvarstår om en del eller något SRM kan vara fördelaktigt utöver insatser för att minska koldioxidutsläppen.

"Även om SAI kan kyla jordens yta till ett globalt temperaturmål, kylningen kan vara ojämnt fördelad, påverkar många ekosystemfunktioner och biologisk mångfald, ", sa Zarnetske. "Nerbörden och ultraviolett strålning på ytan skulle förändras, och SAI skulle öka surt regn och skulle inte mildra havsförsurningen."

Med andra ord, SRM är ingen magisk kula för att lösa klimatförändringar. Tills arbetsgruppens insatser inspirerar till ny forskning om effekterna av olika klimatinterventionsscenarier, SRM är mer besläktad med ett skott i mörkret.

"Vi hoppas att detta dokument kommer att väcka mycket mer uppmärksamhet kring denna fråga och ett större samarbete mellan forskare inom klimatvetenskap och ekologi, " tillade Gurevitch.

Arbetsgruppen Climate Intervention Biology finansieras av National Science Foundation och kommer att vara värd för sessioner vid två kommande vetenskapliga konferenser:"Biosphere Responses to Geoengineering" på American Association for the Advancement of Science (AAAS) årsmöte denna månad, och på The Ecological Society of America i augusti, 2021.