Цивилизация
Самым правильным и безопасным вариантом исправления климата считается уменьшение выброса парниковых газов, чем, собственно, человечество и занято в настоящее время. Согласно Парижскому соглашению по климату, принятому 12 декабря 2015 года, для того чтобы избежать поистине катастрофических изменений,
необходимо остановить рост глобальных температур на Земле в пределах 2 градусов (ориентиром служат уровни до промышленной революции), еще лучше — остаться в пределах 1,5 градуса.
Но новый президент США Дональд Трамп твердо решил выполнить свое предвыборное обещание, объявив 1 июня о выходе из Парижского соглашения. По его мнению, борьба с глобальным потеплением обернется для Америки потерей миллионов рабочих мест и миллиардов долларов. Не исключено, что и другие страны отнесутся к взятым на себя обязательствам спустя рукава. Однако даже если в каждой стране, поставившей свою подпись в Париже, выбросы действительно сократятся, это вовсе не приведет к возвращению температур на прежний уровень — наш мир остается слишком жарким.
Поэтому в дополнение к Парижскому соглашению по сокращению выбросов парниковых газов ученые рассматривают разные варианты радикального противодействия потеплению. Так, на радиационный баланс Земли можно в перспективе повлиять с помощью геоинженерных методов. Правда, многие климатологи и эксперты в области климатической политики избегают самого этого термина, поскольку разговоры о масштабном вмешательстве в природу могут навредить репутации специалиста в этой области.
Стратегии геоинженерии делятся на две категории: удаление накопленного углекислого газа из атмосферы и уменьшение получаемого планетой тепла. Первое более желательно, однако очень дорого, энергоемко и весьма проблематично с технологической точки зрения. Скажем, речь может идти о восстановлении лесов, покрывавших почти половину всей суши на планете. Очевидно, что это малореально. Альтернатива — технологии непосредственного извлечения из атмосферы углерода с последующим его захоронением либо использованием — несмотря на всю шумиху, до сих пор находятся в зачаточном состоянии.
Так что более реалистичным в настоящее время кажется изменение теплового баланса без снижения концентрации CO2.
Для этого нужно либо блокировать поступающий к нам солнечный свет еще до его попадания в атмосферу Земли, либо излучать больше тепла назад, в космическое пространство.
В первой статье из Science Ульрика Нимейер из германского Метеорологического института Общества Макса Планка в Гамбурге и Симона Тилмес из Лаборатории атмосферной химии, наблюдений и моделирования при американском Национальном центре атмосферных исследований (NCAR) в Боулдере рассматривают плюсы и минусы систематического введения в стратосферу больших объемов серы.
Этот метод получил название модификации стратосферного аэрозоля (SAM).
Естественным образом это происходит в моменты крупнейших вулканических извержений. Частицы диоксида серы, попадающие в стратосферу, способны на какое-то время вызвать глобальное охлаждение всей планеты. Так, извержение филиппинского вулкана Пинатубо в июне 1991 года привело к выбросу примерно 17 килотонн диоксида серы и,
соответственно, охлаждению Северного полушария на 0,5–0,6 градуса.
В отличие от извлечения углерода, распыление серы организовать не так сложно. Основное для этого уже есть — высотные самолеты, способные доставлять емкости с серой в стратосферу. Трудности возникают при оценке масштабов, при которых можно получить значимое охлаждение. Нимейер и ее соавтор считают, что для охлаждения на 1 градус потребуется 6700 рейсов в день.
Согласно моделям, в результате широкомасштабного применения SAM можно заметно сгладить те изменения, что происходят сейчас из-за парниковых газов и приводят к росту глобальных температур и выпадению экстремальных осадков.
Ожидаемые побочные эффекты включают в себя замедление гидрологического цикла. Это может повлиять на доступность пресной воды и привести к уменьшению муссонных осадков. Авторы предупреждают, что пока масштабы «впрыска» серы для достижения необходимого уровня охлаждения планеты определить сложно, ведь в зависимости от используемых моделей возникают очень большие вариации. Неопределенными остаются и технологические требования, плохо поддаются оценке и экономические издержки SAM.
По самым грубым прикидкам, если активная борьба с последствиями глобального потепления (поддержанная к тому же крупномасштабным вылавливанием и удалением углерода из атмосферы) начнется в 2040 году,
то для удержания температуры в пределах 2 градусов в стратосфере придется распылять серу на протяжении 160 лет. Стоимость реализации подобного проекта — до $20 млрд в год.
Вторая статья, написанная Ульрикой Ломанн и Блажем Гаспарини из швейцарского Института атмосферных и климатических наук Высшей технической школы в Цюрихе, посвящена способам манипулирования облаками с тем, чтобы они меньше поглощали уходящее длинноволновое излучение с поверхности Земли. Полупрозрачные тонкие перистые облака на больших высотах могут поглощать длинноволновую радиацию, создавая эффект нагрева. Ученые использовали специальные модели, чтобы изучить возможности уничтожения или создания искусственных перистых облаков, поглощающих меньше тепла.
Все это должно производиться с использованием гранул-зародышей, концентрирующих влагу, например, путем рассеяния ледяных кристалликов.
Тут тоже будут задействованы высотные самолеты. Авторы отмечают ряд опасностей на пути широкого использования этого подхода, включая возможное разрушение озонового слоя и интенсификацию тропической конвекции. Вывод такой, что если технологии по созданию искусственных перистых облаков не отработать достаточно тщательно, то эффект может оказаться и противоположным — вместо предполагаемого охлаждения мы получим дополнительное потепление.
«Перистые облака, образующиеся на больших высотах, поглощают часть излучения, которое в противном случае уходило бы в космос. В этом смысле они действуют подобно парниковым газам», — поясняет Ульрика Ломанн в интервью IBTimes.
Перистые облака состоят в основном из ледяных кристалликов. Чтобы предотвратить их образование, необходимо засеять атмосферу крошечными частицами — например, пылью из пустыни или пыльцой. Эти частицы становятся центрами образования более крупных кристаллов льда с одновременным уменьшением их количества. «Это предотвращает рассеяние солнечного света, а также позволяет более длинноволновому излучению уходить в космос», — говорит Ломанн.
Отправка большого числа самолетов для борьбы с облаками — затея дорогостоящая. Однако Ломанн указывает на то, что это, вероятно, наилучший вариант из геоинженерных проектов. К тому же большие кристаллы льда поглощают больше водяного пара, присутствующего в верхней атмосфере. «Поскольку водяной пар также является парниковым газом, уменьшение его концентрации в верхней тропосфере способствует уменьшению эффекта потепления», — считает она.
Что же может пойти не так с такими проектами? Слишком много неизвестных факторов. Охлаждение планеты может спровоцировать новые причуды в погоде по всему мире. Можно разрушить систему ежегодных индийских муссонов. Роза ветров на земном шаре может полностью измениться. Кроме того, придется продолжать реализацию этих проектов в течение очень длительного времени — углекислый газ все еще находится в атмосфере и ведет свою «подрывную деятельность». Кроме того, продолжится отравление, «окисление» океана.
Однако технические проблемы геоинженерии меркнут в сравнении с проблемами, стоящими перед правительствами при принятии решений по внедрению этих технологий. Самое большое беспокойство вызывает возможность того, что какая-либо отчаявшаяся страна, группа стран или просто очень богатый человек решат предпринять самостоятельные шаги в этой области.
«Представьте себе, что кому-то придется летать в атмосфере с распыленной серой, а затем еще задержится сезон муссонов в Индии. Разразится геополитический кризис!» — говорит Янош Паштор, исполнительный директор Инициативы по управлению климатическими и геологическими исследованиями Совета Карнеги, соавтор еще одной статьи, в которой рассматриваются политические последствия вышеописанных экспериментов.
Принятию решений должен предшествовать международный диалог с участием как можно большего числа стран. Настройка «глобального термостата» потребует тщательного контроля, и никто не знает, насколько это все будет сложно.
Ставится также вопрос о местных и региональных рисках: что произойдет, если одна часть мира станет испытывать на себе больше побочных эффектов от геоинженерной деятельности, чем все прочие? Есть и такая вещь, как «эффект прекращения» (похожий на абстинентный синдром в медицине): после начала деятельности вы не можете резко остановиться. «Если вы остановитесь, то температура вернется на прежний уровень, и это станет катастрофой», — считает Паштор. И самое главное: как провести исследования по геоинженерии? Придется использовать всю Землю в качестве лаборатории.
«Я хочу подчеркнуть, что мы не продвигаем геоинженерию, мы продвигаем идею диалога», — утверждает Паштор. Отсутствие критически важных данных заставляет многих ученых нервничать по поводу подобных проектов. В редакционной статье журнала Wired говорится: «Мир движется в сторону все более рискованного будущего и не готов к решению институциональных и управленческих проблем, связанных с этими технологиями. Геоинженерия несет последствия для всей планеты и поэтому должна обсуждаться национальными правительствами в межправительственных учреждениях, включая ООН».