Klimatförändringar värmer upp haven, förändrar strömmar och cirkulationsmönster som är ansvariga för att reglera klimatet på global skala. Om temperaturen sjunker kan en del av den skadan teoretiskt åtgärdas.
Men att använda "nödläge" atmosfärisk geoteknik senare detta århundrade inför kontinuerliga höga koldioxidutsläpp skulle inte kunna vända förändringar i havsströmmar, visar en ny studie. Detta skulle kritiskt begränsa interventionens potentiella effektivitet på människorelevanta tidsskalor.
Hav, särskilt de djupa haven, absorberar och förlorar värme långsammare än atmosfären, så ett ingrepp som kyler luften skulle inte kunna kyla det djupa havet på samma tidsskala, fann författarna.
Stratosfärisk aerosolinjektion är ett allmänt diskuterat geoteknikkoncept baserat på idén att tillsats av partiklar till stratosfären kan hjälpa till att kyla planetens yta genom att reflektera solljus tillbaka ut i rymden.
Detta kan hjälpa till att stabilisera planeten om uppvärmningen överstiger 1,5 grader Celsius (2,7 grader Fahrenheit) gränsen som fastställts av Paris klimatavtal, som planeten är på väg att överskrida under nuvarande utsläppsnivåer. (Globala temperaturer översteg den tröskeln i flera månader 2023 på grund av en kombination av faktorer utöver klimatförändringar, som El Niño.)
Men om injektionerna skulle fungera diskuteras fortfarande hårt.
Tidigare forskning tyder på att en stadig ström av aerosolinjektioner skulle hjälpa till att kyla planetens yta. Men den nya studien tyder på att även om en plötslig aerosolinjektion senare detta århundrade skulle kunna ge viss kylning av havet, skulle det inte räcka för att stöta på "envisa" havsmönster som Atlantic meridional vältande cirkulation, som viss forskning visar att redan försvagas.
I så fall skulle redan existerande problem till följd av ett uppvärmt djuphav, såsom förändrade vädermönster, regional havsnivåhöjning och försvagade strömmar, finnas kvar även när atmosfären och ythav svalnade.
"Det stora resultatet är att vi tror att vi kan kontrollera jordens yttemperatur, men andra komponenter i klimatsystemet kommer inte att reagera så snabbt", säger Daniel Pflüger, en fysisk oceanograf vid Utrecht University som ledde studien. "Vi måste få ner utsläppen så snabbt som möjligt. Vi pratar bara om geoteknik eftersom den politiska viljan för att minska utsläppen saknas."
Studien publicerades i Geophysical Research Letters , AGU:s tidskrift för högeffektiva kortformatsrapporter med omedelbara implikationer som spänner över alla jord- och rymdvetenskaper.
Forskare vet att planetens yta kan svalna när stora volymer partiklar läggs till atmosfären på grund av händelser som vulkanutbrott, som naturligt avger gaser och fina partiklar. Till exempel, 1815, lanserade ett utbrott vid berget Tambora i Indonesien så mycket material i luften att det kylde planeten följande år.
Aerosolinjektion är baserad på en liknande princip där atmosfären görs mer reflekterande för att skicka inkommande solstrålning tillbaka till rymden och kyla ner planeten.
På grund av detta ville Pflüger testa hur atmosfären, det grunda havet och det djupa havet skulle reagera på en stadig ström av aerosolinjektioner under decennier i motsats till en stor, abrupt injektion som började senare under århundradet. Skulle en sådan nödåtgärd kunna vända förändringar i havet?
Pflüger och hans kollegor simulerade två scenarier för aerosolinjektion, båda med höga koldioxidutsläpp. I ett scenario började människor långsamt tillföra partiklar till atmosfären 2020. I det andra, med början 2080, injicerar människor en stor initial mängd aerosoler för att få tillbaka uppvärmningen till 1,5 grader Celsius och fortsätter sedan att tillsätta tillräckligt med aerosoler för att bibehålla den nivån av kylning.
Teamet fann att i 2020-scenariot bibehåller gradvisa stratosfäriska aerosolinjektioner havstemperaturer, struktur och cirkulationsmönster ungefär som idag.
I 2080-scenariot kylde den plötsliga aerosolinjektionen jordens yta, inklusive de översta 100 meter (330 fot) av havet, till 1,5 grader Celsius över det förindustriella genomsnittet på cirka 10 år. De djupa haven förblev dock varmare än genomsnittet, och kritiska havscirkulationsmönster förblev förändrade. Interventionen var inte helt framgångsrik.
Studien visar att aerosolinjektion "kanske kan bromsa eller förhindra klimattipppunkter från att hända i första hand", säger Daniele Visioni, en klimatforskare vid Cornell University som inte var involverad i forskningen. Men aerosolinjektion "kan inte magiskt återställa saker."
"Vi kan inte sparka burken längs vägen för alltid," sa han.
De extrema klimatsituationerna som modelleras här är varken önskvärda eller sannolika, sa Pflüger. Men de ger en bra baslinje för att förstå hur jordens system reagerar på aerosolinjektioner. I slutändan kan geoteknik vara användbart – men det kan inte vara hela lösningen, sa han.
Att förlita sig på geoengineering är "på sätt och vis galenskap", sa Pflüger. "Men situationen är redan ganska galen."
Forskningen är publicerad i tidskriften Geophysical Research Letters .
Mer information: Daniel Pflüger et al, Felaktiga nödåtgärder:långsam havsrespons på abrupt stratosfärisk aerosolinjektion, Geophysical Research Letters (2024). DOI:10.1029/2023GL106132
Journalinformation: Geofysiska forskningsbrev
Tillhandahålls av American Geophysical Union
