Solar geoengineering-att sätta aerosoler i atmosfären för att reflektera solljus och minska den globala uppvärmningen-är inte en fix-all för klimatförändringar men det kan vara ett av flera verktyg för att hantera klimatrisker. En växande forskningsgrupp har undersökt solgeoingenjörers förmåga att minska fysiska klimatförändringar. Men mycket mindre är känt om hur solenergiingenjörer kan påverka ekosystemet och, särskilt, lantbruk.

Nu, forskning från Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) finner att solenergiingenjörer kan vara förvånansvärt effektiva för att lindra några av de värsta effekterna av global uppvärmning på grödor.

Forskningen, ett samarbete med norska forskningscentret och Bjerknes Center for Climate Research, norska universitetet för vetenskap och teknik, National Center for Atmospheric Research i Boulder, Seoul National University och Chinese Academy of Sciences, publiceras i Naturmat .

"Forskning om geoengineering av solenergi måste ta upp huruvida det är effektivt eller inte för att minska mänskliga effekter av klimatförändringar, "sa David Keith, professorn i tillämpad fysik vid SEAS och professor i offentlig politik vid Harvard Kennedy School. "Vårt papper hjälper till att fylla det gapet genom att använda den bästa grödmodellen som ännu är inbäddad i en klimatmodell för att undersöka den potentiella effekten av solgeoengineering på jordbruksavkastningen."

Teamet tittade på tre typer av geoengineering av solenergi - stratosfärisk aerosolinjektion, marin himmel som ljusnar, och gallring av cirrusmoln - och deras inverkan på det globala utbytet av majs, sockerrör, vete, ris, soja och bomull i en business-as-usual-framtid där utsläppen fortsätter på sina nuvarande nivåer.

I en sådan framtid, det mest effektiva sättet att skydda grödor mot de värsta effekterna av globala klimatförändringar är att sänka yttemperaturen. Forskarna fann att alla tre potentiella solgeoengineering -metoderna har en stark kylningseffekt som skulle gynna grödorna.

Tidigare forskning tyder på att kylningstemperaturer som orsakas av stratosfärisk aerosolinjektion också kan leda till mindre nederbörd, vilket kan resultera i avkastningsförlust för regnfödda grödor. Men dessa studier tittade inte på en av de viktigaste ekologiska faktorerna för växttranspiration och produktivitet - fuktighet.

"Relativ luftfuktighet eller ångtrycksunderskott har starkare kontroll över växtanvändning och växtproduktivitet än nederbörd, "sa Yuanchao Fan, en stipendiat i Harvard Solar Geoengineering Research Program och första författare till uppsatsen. "Vi fann att i en svalare värld under flera scenarier, utom gallring av cirrusmoln, det blir högre relativ luftfuktighet, vilket kommer att lindra vattenspänningen för regnfödda grödor. Vår modell visar att förändringen i nederbörd till följd av alla tre geoengineering -metoder för solenergi skulle, faktiskt, har mycket liten effekt på grödor. "

Forskarna jämförde hur jordbrukets produktivitet påverkas av solgeoingenjörer och utsläppsminskningar. Forskarna fann att även om utsläppsminskningar har starka kyl- och fuktfördelar, de kan ha en mindre fördel för skördeavkastningen än solenergiingenjörer eftersom minskningen av CO ₂ befruktning minskar produktiviteten för de flesta grödor jämfört med solgeoingenjörer som uppnår samma temperaturminskning. Fyndet belyser behovet av att kombinera utsläppsminskningar med andra verktyg, inklusive att öka användningen av kvävegödsling och förändringar av markanvändningen.

"Klimatriskerna kan inte lösas med något enda verktyg; även om utsläppen elimineras imorgon kommer världens mest sårbara fortfarande att drabbas av klimatförändringar, "sade Keith." Beslutsfattare måste överväga hur utsläppsminskningar kan kompletteras med specifika lokala anpassningar för att hjälpa jordbrukare att minska klimatpåverkan på jordbruket, och genom globala åtgärder som koldioxidborttagning och geoengineering av solenergi. "