Badanie: Iniekcja aerozoli do stratosfery jest bardziej nieprzewidywalna i ryzykowna, niż wynika z modeli

Badanie ostrzega: stratosferyczne wstrzykiwanie aerozoli jest bardziej nieprzewidywalne i ryzykowne, niż wskazują modele

Przegląd

Dlaczego zaproponowano SAI

Celem SAI jest imitowanie tymczasowego globalnego ochłodzenia, które następuje po dużych erupcjach wulkanicznych, takich jak wybuch wulkanu Pinatubo w 1991 roku. Wyrzucił on do stratosfery dwutlenek siarki, co obniżyło globalne temperatury o około 0,5 °C na blisko dwa lata. Niektóre wcześniejsze badania sugerowały, że celowe wstrzykiwanie aerozoli mogłoby ograniczyć ocieplenie przy stosunkowo niskich kosztach rocznych w porównaniu z szerszymi skutkami gospodarczymi niekontrolowanych zmian klimatu. Badanie przeprowadzone przez Columbia University sprawdza, czy ten obraz utrzyma się przy uwzględnieniu realistycznych ograniczeń operacyjnych i materiałowych.

Główne ustalenia

• Zachowanie materiałów: Drobne cząstki mineralne proponowane jako alternatywa dla siarczanów (na przykład węglan wapnia, dwutlenek tytanu lub tlenek glinu) mają tendencję do łączenia się w większe skupiska w skoncentrowanych smugach. Takie agregaty rozpraszają światło słoneczne znacznie mniej efektywnie i szybciej opadają ze stratosfery.
• Trudności inżynieryjne: Zapobieganie powstawaniu agregatów lub ich rozbijanie na masową skalę wymagałoby systemów kompresji i dyspersji wykraczających daleko poza możliwości istniejących samolotów, co znacznie zmniejszyłoby ładowność oraz zwiększyło zapotrzebowanie na energię i koszty.
• Wpływ na łańcuchy dostaw: Wielodekadowy program SAI w skali zakładanej w niektórych scenariuszach mógłby pochłaniać dużą część globalnej produkcji niektórych materiałów. Badanie szacuje, że 15-letni program mający na celu zmniejszenie tempa ocieplenia o połowę mógłby wymagać do 40% światowej produkcji rudy cyrkonu i przekroczyć obecną produkcję diamentów przemysłowych.
• Ryzyko ekonomiczne i geopolityczne: Nagły, duży popyt na konkretne minerały mógłby doprowadzić do wzrostu cen, obciążyć sektory przemysłowe i stworzyć nowe strategiczne słabe punkty w łańcuchach dostaw minerałów.

Kwestie operacyjne i zarządcze

Konsekwencje wyboru aerozoli stałych w porównaniu z siarczanami

Stałe aerozole mineralne zostały zaproponowane w celu uniknięcia niektórych znanych wad wstrzykiwania siarczanów, w tym potencjalnego niszczenia warstwy ozonowej. Analiza naukowców z Columbia pokazuje, że te same właściwości, które czynią ciała stałe atrakcyjnymi w modelach — wysoka refleksyjność i niskie nagrzewanie — mogą nie przetrwać w rzeczywistych warunkach rozproszenia i chemii atmosferycznej. Jeśli powstaną agregaty lub nie uda się ich niezawodnie rozproszyć w skali mikronowej, kandydaci mineralni mogą stracić korzyści wykazane w modelach.

Wnioski i zalecenia

Badanie kończy się wnioskiem, że SAI napotyka na znaczne ograniczenia praktyczne, które często są pomijane w wyidealizowanych symulacjach modeli klimatycznych. Kluczowe zalecenia obejmują:

1. Skoncentrowane badania nad mikrofizyką aerozoli w realistycznych warunkach smug stratosferycznych, w tym nad dynamiką agregacji i konsekwencjami radiacyjnymi.
2. Opracowanie i przetestowanie technologii dyspersji zdolnych do dostarczania i utrzymywania docelowych rozmiarów cząstek bez tworzenia dużych agregatów.
3. Ocenę łańcuchów dostaw materiałów i potencjalnych skutków ekonomicznych popytu na konkretne minerały na dużą skalę.
4. Międzynarodowe ramy zarządcze w celu koordynacji działań, standardów wdrażania i bilansowania ryzyka, ponieważ zdecentralizowane działania mogłyby znacznie zwiększyć zagrożenia.