Vad är geoteknik – och varför ska du bry dig?

Jätte askmoln från utbrottet av berget Pinatubo, 1991 som tornar upp sig över gårdar och jordbruksmarker i Filippinerna. USGS arkiv

Det blir tydligt att vi inte kommer att minska koldioxidutsläppen tillräckligt snabbt för att förhindra katastrofala klimatförändringar. Men det kan finnas sätt att kyla ner planeten snabbare och köpa oss lite mer tid att gå bort från fossila bränslen.

De kallas gemensamt för geoengineering, och även om det en gång var ett vetenskapligt tabu, har ett växande antal forskare kör datorsimuleringar och föreslår småskaliga utomhusexperiment. Till och med vissa lagstiftare har börjat diskutera vilken roll dessa tekniker skulle kunna spela (se The growing case for geoengineering ).

Men vad är geoengineering egentligen?

Traditionellt har geoteknik omfattat två mycket olika saker: att suga ut koldioxid från himlen så att atmosfären kommer att fånga mindre värme, och reflektera mer solljus bort från planeten så att mindre värme absorberas i första hand.

Läs tidigare berättelser i den här serien

• Harvard-forskare går vidare med planer för atmosfäriska geoteknikexperiment

  Klimatforskarna har för avsikt att skjuta upp en höghöjdsballong som skulle spraya en liten mängd reflekterande partiklar i stratosfären.

• Hur en klimatforskare bekämpar hot och desinformation från chemtrail-konspiratörer

  Harvards geoteknikforskare David Keith förklarar när man ska mata trollen och när man inte ska mata dem.

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

  En ny kommitté kommer att överväga det kloka med utomhusexperiment och kan sätta scenen för fler.

  
  
  

Den första av dessa, känd som teknik för avlägsnande av kol eller negativa utsläpp, är något som forskare nu till stor del är överens om att vi kommer att behöva göra för att undvika farliga nivåer av uppvärmning (se En mans två decennier långa strävan att suga ut växthusgaser ur himmel ). De flesta kallar det inte längre geoengineering - för att undvika att associera det med den andra, mer omtvistade grenen, känd som solar geoengineering.

Detta är en allmän term som inkluderar idéer som att sätta upp solsköldar i rymden eller sprida mikroskopiska partiklar i luften på olika sätt för att göra kustmoln mer reflekterande , skingra värmefångande cirrusmoln eller sprid solljus i stratosfären.

Ordet geoengineering antyder en teknologi i planetarisk skala. Men vissa forskare har tittat på möjligheten att genomföra det på lokaliserade sätt också, utforska olika metoder som kan skydda korallrev, kustnära redwoods och isflak .

Varifrån kom idén?

Det är inte en särskilt ny idé. 1965 varnade president Lyndon Johnsons rådgivande vetenskapliga kommitté för att det kan bli nödvändigt att öka jordens reflektionsförmåga för att kompensera för ökande utsläpp av växthusgaser. Kommittén gick så långt som att föreslå att reflekterande partiklar skulle spritsas över haven. (Det är avslöjande att i denna, den första presidentrapporten någonsin om hotet om klimatförändringar, verkade idén att minska utsläppen inte vara värd att nämna, som författaren Jeff Goodell noterar i Hur man kyler planeten .)

Men den mest kända formen av solenergiteknik innebär att partiklar sprutas in i stratosfären, ibland känd som stratosfärinjektion eller stratosfärisk aerosolspridning. (Tyvärr, vi kommer inte på namnen.) Det beror delvis på att naturen redan har visat att det är möjligt.

Evan Cohen

Mest berömt är att det massiva utbrottet av berget Pinatubo sommaren 1991 spydde ut cirka 20 miljoner ton svaveldioxid upp i himlen. Genom att reflektera solljus tillbaka ut i rymden hjälpte partiklarna i stratosfären till att pressa ner den globala temperaturen med cirka 0,5 °C under de kommande två åren.

Och även om vi inte har exakta data, hade enorma vulkanutbrott i det avlägsna förflutna liknande effekter. Explosionen av berget Tambora i Indonesien 1815 följdes berömt av året utan sommar 1816, en dyster period som kan ha hjälpt till att inspirera skapandet av två av litteraturens mest bestående skräckvarelser, vampyrer och Frankensteins monster.

Den sovjetiske klimatologen Mikhail Budyko anses allmänt vara den första som föreslår att vi skulle kunna motverka klimatförändringar genom att efterlikna detta vulkaniska fenomen. Han tog upp möjligheten att bränna svavel i stratosfären i en bok från 1974.

Under de följande decennierna dök begreppet då och då upp i forskningsartiklar och på vetenskapliga konferenser, men det fick inte mycket uppmärksamhet förrän på sensommaren 2006, när Paul Crutzen, en nobelprisbelönt atmosfärskemist, efterlyste geoteknisk forskning i en artikel i Klimatförändringar . Det var särskilt betydelsefullt eftersom Crutzen hade vunnit sin Nobelpris för forskning om farorna med det växande ozonhålet, och en av de kända effekterna av svaveldioxid är ozonnedbrytning.

Med andra ord trodde han att klimatförändringarna var ett sådant hot att det var värt att undersöka ett botemedel som han visste kunde utgöra andra allvarliga faror.

Så kan geoteknik vara lösningen på klimatförändringarna och befria oss från besväret med att skära ner på fossila bränslen?

Nej – även om tanken att det gör det säkert är varför vissa energichefer och republikanska lagstiftare har intresserat sig. Men även om det fungerar (som mer nedan), är det i bästa fall en tillfällig avrättning.

Det gör inte mycket för att ta itu med andra klimatfaror, särskilt inklusive havsförsurning, eller de betydande miljöskadorna från utvinning och förbränning av ändliga fossila bränslen. Och högre nivåer av geoteknik kan öka andra störningar i klimatsystemet, så vi kan inte bara fortsätta göra mer och mer av det för att kompensera ständigt ökande utsläpp.

Hur forskas geoteknik?

Under åren sedan Crutzens artikel har fler forskare studerat geoteknik, främst med datorsimuleringar eller små labbexperiment för att undersöka om det verkligen skulle fungera, hur det skulle kunna göras, vilka typer av partiklar som skulle kunna användas och vilka miljöbiverkningar det kan producera.

Datormodelleringen visar konsekvent att den skulle minska globala temperaturer, höjning av havsnivån och vissa andra klimatpåverkan. Men vissa studier har funnit att höga doser av vissa partiklar också kan skada det skyddande ozonskiktet, förändra globala nederbördsmönster och minska grödans tillväxt i vissa områden.

Andra forskare har funnit att dessa risker kan minskas, om inte elimineras, genom att använda andra partiklar än svaveldioxid och genom att begränsa omfattningen av geoteknik.

Men ingen skulle föreslå att vi har kommit fram till det slutliga svaret på de flesta av dessa frågor. Forskare inom området tror att vi behöver göra mycket mer modelleringsarbete för att utforska dessa frågor mer i detalj. Och det är också tydligt att simuleringar bara kan säga oss så mycket, och det är därför som vissa föreslår små utomhusexperiment.

Har någon utfört verkliga geoteknikexperiment?

Under 2009 genomförde ryska forskare vad som tros varadet första geoteknikexperimentet utomhus. De monterade aerosolgeneratorer på en helikopter och bil och sprutade partiklar så höga som 200 meter (660 fot). Forskarna hävdade, i ett papper publicerad i Rysk meteorologi och hydrologi, det experimentet hade minskat mängden solljus som nådde ytan . (Det är värt att notera det Jurij Israel , en klimatskeptiker och vetenskaplig rådgivare till Vladimir Putin, var huvudförfattare till studien samt redaktör för tidskriften.)

Ett av de första försöken att genomföra ett experiment som i förväg öppet annonserades som geoteknikrelaterat, känt som SPICE-projekt , skrotades till slut. Tanken var att pumpa upp partiklar i ett rör till en höghöjdsballong som skulle sprida dem i stratosfären. Men förslaget ledde till en offentlig motreaktion, särskilt efter att det visade sig att några av forskarna redan hade ansökt om patent på tekniken.

Relaterad berättelse

Läs den senaste historien i serien En ny kommitté kommer att överväga det kloka med utomhusexperiment och kan sätta scenen för fler.

Forskare vid Harvard har föreslagit vad som kan bli nästa och mest formella geoingenjörsexperiment hittills. De hoppas kunna skjuta upp en ballong utrustad med propellrar och sensorer som skulle spraya en liten mängd kalciumkarbonat i stratosfären. Flygplanet skulle sedan flyga genom plymen och försöka mäta saker som hur brett partiklarna sprider sig, hur de interagerar med andra gaser och hur reflekterande de är. Teamet har redan samlat in pengarna, satt en rådgivande kommitté på plats, ingått avtal med ett ballongföretag och påbörjat utvecklingsarbete med den nödvändiga hårdvaran. (Se Geoengineering är mycket kontroversiellt. Hur kan du göra experiment? Harvard har några idéer.)

Samtidigt har forskare vid University of Washington – i samarbete med Xerox Palo Alto Research Center och andra grupper – föreslagna småskaliga experiment som en del av en större forskningsprogram för att lära dig mer om potentialen med att ljusna upp marina moln. Tanken, som först flöt av den brittiske fysikern John Latham 1990, är ​​att sprutning av små saltpartiklar från havsvatten mot lågt liggande moln ovanför havet kan bilda ytterligare droppar, vilket ökar molnens yta – och därmed reflektionsförmågan. Teamet samlar för närvarande in pengar för att utveckla ett forskningsinstrument för molnfysik och testa det genom att spraya en liten mängd havssaltdimma någonstans utanför den amerikanska Stillahavskusten.

Det har också gjorts några tidiga ansträngningar inom andra områden av geoteknik, inklusive mer än ett dussin så kallade järngödslingsexperiment i det öppna havet, enligt Naturen . Konceptet där är att dumpning av järn i vattnet skulle stimulera tillväxten av växtplankton, som skulle dra ut koldioxid ur luften. Men forskare har ifrågasatt hur väl det verkligen fungerar, och vilka typer av biverkningar det kan ha på havets ekosystem. Miljögrupper och andra kritiserade också tidiga ansträngningar på detta område och hävdade att de gick vidare utan vederbörligt tillstånd eller vetenskaplig tillsyn.

Är det någon som verkligen sysslar med geoengineering?

Forskare betonar att dessa experiment inte är verklig geoteknik: mängderna material som är involverade är alldeles för små för att ändra globala temperaturer. Faktum är att trots ett stort och varierat utbud av onlinekonspirationsteorier om motsatsen, febrilt spridda av chemtrails truthers, bedriver ingen geoengineering i planetarisk skala idag.

Åtminstone är ingen med avsikt. Du kan hävda att att bränna enorma mängder fossila bränslen är en form av geoteknik, bara en oavsiktlig och väldigt dum sådan. Och vi vet också att svavelföroreningar från kolverk och fartyg sannolikt har minskat den globala temperaturen. Faktum är att nya FN-regler som kräver att fartyg släpper ut mindre svavel faktiskt kan höja temperaturen något (se Vi är på väg att döda ett massivt, oavsiktligt experiment för att minska den globala uppvärmningen).

Det finns också en lång och rik historia av ansträngningar i USA och Kina, bland annat, att så moln med partiklar för att öka snö eller nederbörd (se Väderteknik i Kina ). Men resultaten är blandade, och lokal väderförändring är långt ifrån att försöka vrida vredet på hela klimatsystemet.

Är inte geoengineering kontroversiellt?

Mycket.

Det finns verkliga farhågor om att bedriva, forska eller till och med diskutera geoteknik.

Kritiker hävdar att om man öppet talar om möjligheten till en teknisk lösning på klimatförändringen (det är inte en lösning, som förklarats ovan) kommer det att lätta på trycket för att ta itu med grundorsaken till problemet: ökande utsläpp av växthusgaser. Och vissa anser att det är en hal backe att gå vidare med utomhusexperiment. Det kan skapa incitament för att genomföra allt större experiment, tills vi effektivt gör geoengineering utan att gemensamt ha bestämt oss för det.

En teknik som inte känner några nationella gränser ställer också komplexa, om inte oöverstigliga, geopolitiska frågor. Vem ska bestämma, och vem ska ha att säga till om , om vi fortsätter med en sådan ansträngning? Hur bestämmer man sig för en enda global medeltemperatur att sikta på, eftersom det kommer att påverka olika nationer på väldigt olika sätt? Och om vi inte kan nöja oss med en, eller komma till enighet om huruvida vi ska implementera tekniken överhuvudtaget, kommer några nation eller individ gör det ändå när klimatkatastrofer förökar sig? Om så är fallet, kan det orsaka konflikter, till och med krig ?

Vissa hävdar att det är att leka Gud att mixtra med ett så komplext system som klimatet. Eller att det helt enkelt är dumt att motverka en förorening med en annan, eller att försöka fixa ett teknokratiskt misslyckande med en teknokratisk lösning.

En sista oro, och en obestridlig sådan, är att modellering och experiment bara kommer att säga oss så mycket. Vi kan inte riktigt veta hur väl geoengineering kommer att fungera och vilka konsekvenserna kommer att bli förrän vi faktiskt provar det - och vid den tidpunkten har vi alla fastnat i resultaten.

Varför i hela friden funderar någon på det?

Få seriösa människor skulle beskriva sig själva som förespråkare för geoteknik.

Forskare som studerar det bekänner sig till ambivalens och erkänner öppet att det inte är den bästa lösningen på klimatförändringar. Men de oroar sig för att samhället låser in farliga nivåer av uppvärmning och extremt väder genom att fortsätta bygga kraftverk, fordon och städer som kommer att pumpa ut växthusgaser i decennier framöver. Så ett växande antal akademiker säger att det skulle vara oansvarigt att inte utforska något som potentiellt skulle kunna rädda många, många liv, såväl som arter och ekosystem – så länge det används tillsammans med seriösa ansträngningar för att minska utsläppen.

Ja, det är farligt, säger de – men jämfört med vad? Farligare än den klimatförändringsdrivna svält, översvämningar, bränder, utrotningar och migration som vi redan börjar se? När dessa effekter förvärras kan allmänheten och politiker komma att tänka att att mixtra med hela planetens atmosfär är en risk värd att ta.

Dölj