Studie: Stratosphärische Aerosol-Injektion ist unvorhersehbarer und riskanter als in Modellen angenommen

Studie warnt: Stratosphärische Aerosol-Injektion ist unvorhersehbarer und riskanter als modelliert

Überblick

Warum SAI vorgeschlagen wurde

SAI zielt darauf ab, die vorübergehende globale Abkühlung nach großen Vulkanausbrüchen nachzuahmen, insbesondere den Ausbruch des Mount Pinatubo im Jahr 1991, der Schwefeldioxid in die Stratosphäre freisetzte und die globalen Temperaturen für etwa zwei Jahre um rund 0,5 °C senkte. Einige frühere Studien deuteten darauf hin, dass gezielte Injektionen die Erwärmung zu relativ geringen jährlichen Kosten im Vergleich zu den weitreichenderen wirtschaftlichen Auswirkungen eines ungebremsten Klimawandels reduzieren könnten. Die Columbia-Studie untersucht, ob dieses Bild unter realistischen operativen und materiellen Bedingungen Bestand hat.

Haupterkenntnisse

• Materialverhalten: Feine Mineralpartikel, die als Alternativen zu Sulfaten vorgeschlagen wurden (zum Beispiel Calciumcarbonat, Titandioxid oder Aluminiumoxid), neigen dazu, in konzentrierten Partikelwolken zu größeren Klumpen zu aggregieren. Diese Aggregate streuen das Sonnenlicht weitaus weniger effizient und sinken schneller aus der Stratosphäre ab.
• Ingenieurtechnische Schwierigkeiten: Das Verhindern oder Aufbrechen von Aggregaten in großem Maßstab würde Kompressions- und Dispersionssysteme erfordern, die weit über die Kapazitäten bestehender Flugzeuge hinausgehen, was die Nutzlast erheblich verringern und den Energie- sowie Kostenbedarf erhöhen würde.
• Auswirkungen auf die Lieferketten: Ein über Jahrzehnte laufendes SAI-Programm in den in einigen Szenarien modellierten Größenordnungen könnte große Teile der weltweiten Produktion bestimmter Materialien verbrauchen. Die Studie schätzt, dass ein 15-jähriges Programm zur Halbierung der Erwärmungsraten bis zu 40 % der weltweiten Zirkonerzproduktion beanspruchen und die derzeitige industrielle Diamantenproduktion übersteigen könnte.
• Wirtschaftliche und geopolitische Risiken: Eine plötzliche große Nachfrage nach spezifischen Mineralien könnte die Preise in die Höhe treiben, Industriezweige belasten und neue strategische Schwachstellen in den mineralischen Lieferketten schaffen.

Operative und Governance-Erwägungen

Auswirkungen fester gegenüber Sulfat-Aerosolen

Feste Mineral-Aerosole wurden vorgeschlagen, um einige bekannte Nachteile von Sulfat-Injektionen, einschließlich des potenziellen Ozonabbaus, zu vermeiden. Die Columbia-Analyse zeigt, dass genau die Eigenschaften, die Feststoffe in Modellen attraktiv machen – hohe Reflexionsfähigkeit und geringe Erwärmung –, eine reale Ausbringung und die atmosphärische Chemie möglicherweise nicht überstehen. Wenn sich Aggregate bilden oder diese nicht zuverlässig im Mikrometerbereich dispergiert werden können, könnten die mineralischen Kandidaten ihre modellierten Vorteile verlieren.

Schlussfolgerungen und Empfehlungen

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass SAI erheblichen praktischen Einschränkungen unterliegt, die in idealisierten Klimamodell-Simulationen oft fehlen. Zu den wichtigsten Empfehlungen gehören:

1. Gezielte Forschung zur Aerosol-Mikrophysik unter realistischen Bedingungen stratosphärischer Partikelwolken, einschließlich Aggregationsdynamik und Strahlungskonsequenzen.
2. Entwicklung und Testung von Dispersionstechnologien, die in der Lage sind, Zielpartikelgrößen auszubringen und beizubehalten, ohne große Aggregate zu bilden.
3. Bewertung von Materiallieferketten und den potenziellen wirtschaftlichen Auswirkungen einer großflächigen Nachfrage nach spezifischen Mineralien.
4. Internationale Governance-Rahmenwerke zur Steuerung von Koordination, Einsatzstandards und Risikoabwägungen, da dezentrale Aktivitäten die Gefahren erheblich erhöhen könnten.