Geoteknik är mycket kontroversiellt. Hur kan du göra experiment? Harvard har några idéer.

Tidig illustration av den SCoPEx-drivna ballongen. Rendering redigerad av MIT Technology Review

I flera år har flera klimatforskare från Harvard förberett sig på att skjuta upp en ballong som kan spruta ut reflekterande partiklar i atmosfären, i hopp om att lära sig mer om vår förmåga att motverka global uppvärmning. (Se Harvard-forskare gå vidare med planer för atmosfäriska geoteknikexperiment.)

Ett prestigefyllt universitet som går framåt med ett utomhusexperiment är en viktig milstolpe för området, känd som geoengineering. Men det är fyllt av kontroverser. Kritiker fruktar att ett sådant steg kommer att ge vetenskaplig legitimitet åt idén att vi skulle kunna vända på ratten för jordens klimat. Och de bekymrar sig över att även att göra experiment är att börja nerför en hal backe mot att skapa ett verktyg med otrolig kraft.

Trots kritikerna kommer Harvard att ta ett betydande steg framåt på måndag, eftersom universitetet tillkännager bildandet av en kommitté för att säkerställa att forskare vidtar lämpliga åtgärder för att begränsa hälso- och miljörisker, söka och införliva extern input och verka på ett öppet sätt.

Det är ett drag som kan skapa en mall för hur geoteknisk forskning bedrivs framöver, och kanske bana väg för fler experiment att följa.

Åtminstone en anledning till att Harvard var tvungen att ta det ovanliga steget att skapa en rådgivande kommitté var att det inte finns ett amerikanskt regeringsfinansierat forskningsprogram på detta område, eller något offentligt tillsynsorgan inrättat för att väga de särskilt komplexa frågorna kring en sådan förslag.

Louise Bedsworth , tidigare klimatrådgivare till tidigare Kaliforniens guvernör Jerry Brown och verkställande direktör för California Strategic Growth Council, kommer att fungera som ordförande i kommittén.

Den rådgivande kommittén kommer att utveckla och implementera ett ramverk för att säkerställa att SCoPEx-projektet genomförs på ett öppet, trovärdigt och legitimt sätt, sade hon i ett uttalande. Detta kommer att innefatta att fastställa förväntningar och sätt att höra från flera perspektiv, röster och intressenter.

Louise Bedsworth, ordförande för den rådgivande kommittén. Med tillstånd: California Strategic Growth Council

Kommittémedlem Katharine Mach, chef för Stanford Environment Assessment Facility, sa i en intervju att kommittén hoppas kunna skapa en replikerbar modell som andra institutioner eller nationer kan använda för att granska ytterligare forskning inom detta område. Hon betonade att det är tidigt i processen, men de har för avsikt att gå längre än en vetenskaplig granskning av miljö- och säkerhetsrisker och utforska bredare frågor som huruvida forskning om en sådan teknik kan minska trycket för att minska klimatutsläppen.

Mach sa att kommittén i slutändan kan rekommendera att förslaget ändras, försenas eller avbryts, och hennes uppfattning är att forskargruppen kommer att behandla sådan vägledning med största allvar och svara på ett offentligt sätt.

Men vissa tror att universitetet genom att skapa kommittén rusar före den offentliga och politiska debatten om denna fråga.

Det är en extremt högprofilerad institution som har bestämt sig för att de inte vill vänta på att regulatoriska regimer ska ge grönt ljus för detta, säger Wil Burns, meddirektör för Institute for Carbon Removal Law and Policy vid American University.

Ur teknisk synvinkel kan teamet vara redo för en första testflygning inom cirka sex månader. De nuvarande plan är att starta från en sida någonstans i New Mexico. Forskarna har dock sagt att de inte kommer att fortsätta experimentet förrän kommittén har slutfört sin granskning och kommer att lyssna på en beslutsamhet att de borde sluta.

Behovet av verkliga observationer

Grundtanken bakom det som kallas solar geoengineering är att vi kan använda flygplan, ballonger eller till och med mycket långa slangar för att sprida vissa partiklar i atmosfären, där de kan reflektera tillräckligt med solljus tillbaka ut i rymden för att måttligt kyla planeten.

Det mesta av forskningen hittills har utförts med hjälp av mjukvaruklimatsimuleringar eller experiment i labbet. Medan modellerna visar att tekniken kommer att sänka temperaturerna, har vissa funnit att den kan släppa lös oavsiktliga miljöpåverkan, som att förändra monsunmönster och livsmedelsproduktion, beroende på hur det görs.

Endast två kända experiment som kunde ses som relaterade till geoteknik för solenergi har hittills utförts i det fria. Forskare vid University of California, San Diego, sprutade rök och saltpartiklar utanför Kaliforniens kust 2011, och forskare i Ryssland dispergerade aerosoler från en helikopter och bil 2009.

Planer för ett föreslaget utomhusexperiment i Storbritannien, känt som SPICE-projekt , lades ner 2012, bland offentlig kritik och anklagelser om intressekonflikter.

Harvard-experimentet, som först föreslogs i en 2014 tidning , kommer att skjuta upp en vetenskaplig ballong utrustad med propellrar och sensorer cirka 20 kilometer (12 miles) över jorden. Flygplanet skulle släppa ut mellan 100 gram och 2 kilogram av submikrometerstora partiklar av kalciumkarbonat, ett ämne som finns naturligt i skal och kalksten, i en ungefär kilometer lång plym.

Ballongen skulle sedan flyga genom plymen, vilket gör det möjligt för sensorerna att mäta saker som hur brett partiklarna sprider sig, hur de interagerar med andra föreningar i atmosfären och hur reflekterande de är.

Forskarna hoppas att dessa observationer kan hjälpa till att bedöma och förfina klimatsimuleringar och på annat sätt informera den pågående debatten om genomförbarheten och riskerna med olika metoder för geoteknik.

Om något är jag oroad över att de nuvarande klimatmodellerna får solenergigeoteknik att se för bra ut, sa Frank Keutsch, professor i kemi och projektets huvudutredare, i ett uttalande. Om vi ​​vill kunna förutsäga hur storskalig geoteknik skulle störa ozonskiktet, eller utbytet av luft mellan troposfären och stratosfären, behöver vi fler verkliga observationer.

Projektet finansieras genom Harvard-bidrag till de inblandade professorerna och universitetets Solar Geoengineering Research Program, en multidisciplinär ansträngning för att studera genomförbarhet, risker, etik och styrningsfrågor. Organisationen har samlat in mer än 16 miljoner dollar från Microsofts medgrundare Bill Gates, Hewlett Foundation, Alfred P. Sloan Foundation och andra filantropiska grupper och individer.

Forskarna betonar att experimentet inte utgör några betydande hälso- eller miljörisker och inte utgör geoengineering i sig, eftersom mängden material som är involverat inte kommer att vara i närheten av den nivå som behövs för att mätbart ändra temperaturer. Det skulle faktiskt representera en bråkdel av de partiklar som släpps ut i en vanlig kommersiell flygning, och materialen skulle vara så utspädda när de väl nådde ytan att de inte skulle kunna detekteras, säger forskarna.

Halt backe

Men det finns oro över hur Harvard-teamet går framåt.

Det utgör ingen fysisk risk, men det utgör en avsevärd social och politisk risk genom att vara det första steget mot utveckling av faktisk teknologi för implementering, har Raymond Pierrehumbert, fysikprofessor vid University of Oxford, sa om experimentet . Det skulle finnas en viss begränsad vetenskaplig återbetalning från ett så småskaligt experiment, men det är mest ett jippo för att bryta isen och vänja folk vid tanken på fältförsök.

En annan fråga är om den nya kommittén är tillräckligt oberoende, med tanke på Harvards engagemang i det första steget av urvalsprocessen. Universitetets ingenjörsdekan och prorektor för forskning skapade en extern sökkommitté , som består av tre personer utanför universitetet, för att välja ordförande för den rådgivande panelen. Bedsworth valde i sin tur resten av medlemmarna.

Ett antal tidigare forskning papper har argumenterat för skapandet av regeringsbaserade rådgivande styrelser för att övervaka forskning inom geoteknik, liknande styrelser som nationella vetenskapsorgan har skapat för att väga etiska och säkerhetsmässiga problem kring redigering av mänskligt genom eller rekombinant DNA-teknik. Statligt skapade kommittéer hjälper till att motverka självvalsfrågan och ser till att organet åtminstone indirekt är ansvarigt inför allmänheten.

För vissa kan det faktum att statliga organ ännu inte har skapat en sådan grupp, eller tillhandahållit forskningsmedel för geoteknik, betyda att det inte finns en tillräcklig offentlig eller politisk konsensus om att gå vidare med experiment. Privat finansiering undergräver allt detta, och frågan är: Är det en bra eller dålig sak? säger Jane Flegal, en adjungerad fakultetsmedlem vid Arizona State University's School for the Future of Innovation in Society.

Motargumentet är att USA:s politiska system är effektivt brutet i ämnet global uppvärmning. Oförmågan att samla in offentliga medel för forskning – eller anta strikt lagstiftning, för den delen – har lite att göra med vetenskapens förtjänster, eller frågans betydelse, och allt att göra med klimatförändringens förgiftade politik, säger Jane Long, en tidigare biträdande direktör vid Lawrence Livermore National Laboratory, som tjänstgjorde i sökkommittén.

Vi är så dysfunktionella ur ett politiskt perspektiv, säger Long, som tidigt drivit på för forskarna att skapa en styrelse. Jag vet inte hur du kan dra slutsatsen att vi har fått en demokratisk signal att vi inte borde göra den här forskningen.

Kommittén består av en blandning av samhällsvetare och juridiska och tekniska experter, inklusive Michael Gerrard, juridikprofessor vid Columbia; Shuchi Talati, en kollega vid Union of Concerned Scientists; Robert Lempert, huvudforskare vid RAND; och Raj Pandya, chef för Thriving Earth Exchange.

Harvardprofessor David Keith vid EmTech-konferensen. Justin Saglio

Men det inkluderar inte några representanter för allmänheten - säg från New Mexico, där experimentet sannolikt kommer att inträffa - eller, noterar Burns, några frispråkiga geoteknikkritiker.

Det är också anmärkningsvärt att alla är baserade i USA. Flegal har tidigare kritiserats förespråkare för geoteknikforskning för att de misslyckats med att kalla på tillräckligt många röster från utvecklingsländer, även om de hävdar att verktygen kan vara särskilt viktiga för att hjälpa till att ta itu med klimatförändringarnas oproportionerliga effekter på de globala fattiga.

Harvardprofessorn David Keith, en av huvudpersonerna bakom experimentet, erkände att det finns rimliga farhågor om oberoende. Men han sa att Harvard gjorde en god trosansträngning för att skapa en kommitté flera lager bort från forskarna. Han tillägger att det inte är den enda formen av tillsyn, och noterar att projektet också måste klara av Harvards säkerhetskommitté, Federal Aviation Administration-föreskrifter och bestämmelserna i National Environmental Policy Act.

Keith ifrågasatte också antagandet att offentlig finansiering från ett federalt vetenskapligt organ skulle utlösa strängare tillsyn, och noterade att sådana förslag generellt utvärderas för säkerhet och miljöpåverkan, inte avsikten med forskningen, som är den verkliga frågan som komplicerar detta experiment.

Risk för motreaktion?

Douglas MacMartin, en senior forskarassistent inom mekanisk och rymdteknik vid Cornell som fokuserar på geoteknik, tror att experimentet kan ge viktig vetenskaplig information om beteendet och kemin hos kalciumkarbonat i stratosfären. Det kan också hjälpa till att svara på några grundläggande frågor om hur svårt eller lätt det kommer att vara att skingra en plym av partiklar och övervaka deras beteende.

Men han säger att det inte är självklart om ett projekt som detta har högsta prioritet för ett område med hårt begränsad finansiering.

I en tidning publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences tidigare i år noterade han och en kollega att forskare fortfarande knappt har skrapat på ytan av vad vi kan lära oss av datorsimuleringar. MacMartin säger att det skulle vara vettigt att först fokusera på att ta reda på vilka av osäkerheterna i befintliga modeller vi mest behöver ta itu med för att bättre förstå geoteknik, och använda dessa frågor för att bestämma de viktigaste och mest möjliga småskaliga utomhusexperimenten.

Han tillägger att att flytta för snabbt in i den verkliga världen kan skapa risken för en offentlig motreaktion (se Hur en klimatforskare bekämpar hot och desinformation från chemtrail-konspiratorer). MacMartin säger att det är viktigt att Harvard tar styrelsefrågorna på allvar, men att väntan på ett bredare federalt forskningsprogram kan också dämpa en del av oron.

Keith håller med om att fältet behöver göra mycket mer modelleringsarbete, men han hävdar att det är avgörande att testa simuleringar med direkta observationer. Annars kan du göra misstag, bygga vidare på dem och hamna brett skild från verkligheten.

Han tillägger att det är möjligt att ett experiment kan skapa en motreaktion, men det är också tänkbart att det kan uppmuntra människor att ta den globala uppvärmningen på större allvar, och att det är omöjligt att veta i detta skede. En tidigare Yale-studie fann att människor utsatta för information om geoteknik blev Mer oroar sig för farorna med klimatförändringar.

I slutändan, säger Keith, är det viktigt att föra vetenskapen framåt, eftersom det finns en verklig chans att geoteknik kan minska klimatriskerna avsevärt under de kommande decennierna. Så vi vill förstå så tydligt som möjligt vad de kan göra, vilka deras gränser är och vilka typer av risker de kan utgöra.

Dölj