Солярная геоинженерия: как изменить климат с помощью зеркал в космосе и искусственного извержения вулканов

Новости о таянии ледников или возможном исчезновении некоторых видов животных появляются чуть ли не каждую неделю — их связывают с изменениями температуры на Земле. С тех пор, как проблему признали на мировом уровне, прошло более 20 лет — об этом говорят мировые лидеры, крупный бизнес старается больше внимания уделять отходам и выбросам, но прогресс выглядит незначительным (а минимум один президент и вовсе стал все отрицать). Поэтому ученые начинают предлагать более радикальные решения — например, геоинженерию. «Хайтек» изучил перспективы этого направления в борьбе с изменениями климата и доводы критиков, считающих его опасным.

На самом деле прогресс есть, но его, кажется, недостаточно: сейчас большинство ученых сходятся в том, изменение климата реально и быстро происходит. За последнее столетие температура поверхности Земли повысилась почти на 1°C и, согласно прогнозу МГЭИК (Межправительственной группы экспертов по изменению климата — «Хайтек»), к 2100 году она повысится еще на 0,3–1,7°C (при значительном сокращении выбросов) или 2,6–4,8°C (при росте выбросов). Самая плохая новость: Земля не находится под угрозой. Планета будет продолжать существовать независимо от того, что мы с ней делаем. Под угрозой находится вся жизнь, которая точно пока не адаптирована к другому климату.

Вот почему некоторые ученые говорят о необходимости более решительных действий, чтобы остановить планетарную катастрофу. Среди них — геоинженерия. Все больше исследователей говорят о том, что нужно «отредактировать» температуру на Земле.

Геоинженерия или «инженерия Земли» — модный термин для обозначения крупномасштабных вмешательств в работу планеты с целью замедлить или вообще обернуть вспять последствия изменений климата. Теоретически термин «геоинженерия» можно использовать для описания любой крупномасштабной схемы решения проблемы. Например, если миллионы людей посадят по дереву — это снизит количество углекислого газа — это тоже можно назвать геоинженерией. Если бы все перешли на использование переработанной бумаги одновременно, это можно было бы назвать геоинженерией, так как мы сократим количество вырубаемых деревьев. Сюда же вписывается массовое строительство ветряков.

Но чаще всего имеются в виду необычные проекты, которые пытаются восстановить равновесие климата Земли путем прямого, широкомасштабного антропогенного воздействия на сушу, океаны или атмосферу планеты. Одно из главных направлений работы ученых — попытка охладить планету уменьшив количество поступающей солнечной энергии. На английском языке это называется Solar radiation management (SRM).
 

Если проблема в том, что планета получает слишком много солнечного излучения, можно ли решить ее, заблокировав часть света, как это делают фермеры — покрывая теплицы шторами или белилами? Ученые считают, что да, и пытаются избавить нас от «лишних» лучей совершенно разными способами.

Один из них них базируется на том, что крупные извержения вулканов приводят не только к новым эффектным фотографиям в банках файлов, но и уменьшению прозрачности атмосферы вокруг. Разрушения снижают приходящее солнечное излучение, выбрасывая диоксид серы. Попав в атмосферу, он реагирует с водяным паром, образуя капли серной кислоты, облака из которой рассеивают солнечный свет обратно.

Могут ли люди бороться с изменением климата, пытаясь искусственно сделать что-то подобное? Для этого не нужно проектировать вулкан — достаточно «закачать» диоксид серы в атмосферу. Одним из первых это предложил сделать советский климатолог Михаил Будыко. Американский исследователь Земли и океанограф Уоллес Брокер взялся за эту идею в 1980-х годах, когда предложил нанять флот из 700 реактивных самолетов Jumbo Jets для выброса в атмосферу примерно такого же количества диоксида серы в год, как при взрыве на горе Пинатубо.

Это может стоить десятки миллиардов долларов. Кен Калдейра из отдела глобальной экологии Института Карнеги Стэнфордского университета пересчитал цифры и предложил добавить достаточно серы в атмосферу «с помощью одного пожарного шланга, подвешенного к воздушным шарам», за относительно скромные расходы в размере $100 млн в год. Но он указывает, что риск возникновения других проблем, таких как массивное загрязнение воздуха или разрушение озонового слоя — велик.

При этом с другой стороны есть исследования, которые говорят о том, что метод может быть безопасным. Однако даже при этом разворачивать миссию пока слишком рано, отмечают ученые — методику нужно изучить подробнее. «Мы не можем сейчас сказать, стоит ли, если глобальное потепление продолжится, принимать решение о начале распыления вещества в стратосферу», — отметил Алан Робок, профессор геофизики и исследователь Ратгерского университета в Нью-Джерси. «Мы должны ответить на этот вопрос, но у нас слишком мало данных». При этом практические исследования этого метода уже проводятся — ученые из Гарварда в первой половине 2019 года запустят управляемый воздушный шар на 20 километров над юго-западом США. Они распылят небольшое количество карбоната кальция порциями по 100 граммов и будут наблюдать, как они рассеятся и будут воздействовать в атмосферой.

Карбонат кальция отличается от двуокиси серы, выделяемой вулканом Пинатубо. Как отмечает Йозеф Толлефсон, один из членов команды, извержение также ускорило бы истощение озонового слоя. Исследователи же надеются, что карбонат кальция будет оказывать меньшее воздействие на озон. Но поскольку он не существует в стратосфере естественным образом, эффект карбоната кальция труднее отследить без проведения эксперимента.
 

Предположим, что вещества могут быть опасными для атмосферы планеты, но ученые могут обойтись и без них — почему бы не построить зеркало, которое будет отражать солнечные лучи? При этом даже предварительные подсчеты фантастические — для изменения температуры на Земле понадобится зеркало, размером с Гренландию (есть варианты, при которых будут использовать несколько зеркал поменьше). Казалось бы — безумие, но в 2001 году этот вариант предложили правительству США и они продолжают рассматривать его как один из способов поддерживать нормальную температуру на Земле.

 

Роджер Ангел из Университета Аризоны предложил использовать около триллиона ультратонких зеркал толщиной около 60 см для создания искусственного космического облака, ширина которого примерно в два раза превышает ширину Земли. Грубая калькуляция затрат предполагает, что план будет слишком дорогим — от сотен миллиардов до сотен триллионов долларов. С другой стороны — если человечество действительно окажется под угрозой — вряд ли кто-то станет считать количество нулей в этой цифре.
 

Облака естественным образом отражают солнечный свет обратно в космос, так почему бы просто не попытаться увеличить облачный покров Земли? С 1940-х годов, спустя несколько десятилетий после изобретения самолета, было предпринято множество попыток создать так называемые «облачные» эксперименты.

Их, например, можно модифицировать — распылить в атмосфере морскую воду и повысить отражательную способность облаков. Или дополнительные конденсационные ядра, создаваемые распылением, изменят распределение размеров капель в облаках, сделав их более белыми. При этом этот метод, согласно расчетам ученых, сможет удерживать нормальную температуру на Земле, даже если количество CO2 удвоится.
 

Законодательство некоторых стран — например, США, поощряет покраску кровельных материалов в белый или бледный цвет для отражения солнечного излучения, однако в отчете Королевского общества за 2009 год говорится, что этот метод покроет только 1% Земли и будет неэффективен. В раздел «нереалистично» занесли еще несколько проектов: расположить на крупных территориях — например, пустыне Сахара, листы, которые отражают лучи, но их эффект будет слишком локализован и не поможет обернуть таяние ледников, или сажать больше деревьев или культур, которые больше отражают солнечный свет.
 

Как заключило Королевское общество в своем докладе за 2009 год: «Методы геоинженерии не заменяют смягчение последствий изменения климата и должны рассматриваться только как часть более широкого пакета вариантов решения проблемы» — проще говоря, эксперты считают, что геоинженерия, скорее всего, не сможет нам помочь.

Есть и те, кто настроен более радикально — эксперты немецкого исследовательского центра Climate Analytics призвали к глобальному запрету солнечной геоинженерии. По мнению ученых, климат Земли может серьезно пострадать от охлаждения атмосферы, а внимание, которое уделяется этому методу, отвлекает внимание человечества.

Как утверждают эксперты Climate Analytics, SRM может замаскировать более важные проблемы, которые нужно решать — снижение выбросов углерода, переход от ископаемых видов топлива к возобновляемым. Исследователи беспокоятся, что даже если методы, которые описаны выше — сработают, то мы эффектно заменим одну проблему другой. По их мнению, многих успокаивает мысль, что геоинженерия слегка «подправит» климат Земли и избавит мир от катастрофы относительно быстро, недорого и безболезненно и решительно опровергают такой тезис.

Практически все участники процесса уверены, что для того, чтобы понять насколько реалистичны эти планы — нужны дальнейшие исследования. В докладе Национального исследовательского совета за 2015 год, посвященном различным технологиям блокировки солнечного света сделан вывод о том, что они «не потребуют крупных технологических инноваций», но не «могут устранить ущерб Земле в результате изменения климата». В любом случае — сокращать выбросы нужно, переходить на зеленую энергетику тоже, иначе их обещания будут выглядеть «нерациональными и безответственными», суммируют они.