Чего стоят геоинженерные предложения?

<< К списку новостей  |  Показать новости:   2011, Январь 2011, Февраль 2011, Март 2011, Апрель 2011, Май 2011, Июнь 2011, Июль 2011, Август 2011, Сентябрь 2011, Октябрь 2011, Ноябрь 2011, Декабрь 2012, Январь 2012, Февраль 2012, Март 2012, Апрель 2012, Май 2012, Июнь 2012, Июль 2012, Август 2012, Сентябрь 2012, Октябрь 2012, Ноябрь 2012, Декабрь 2013, Январь 2013, Февраль 2013, Март 2013, Апрель 2013, Май 2013, Июнь 2013, Июль 2013, Август 2013, Сентябрь 2013, Октябрь 2013, Ноябрь 2013, Декабрь 2017, Ноябрь 2018, Май 2018, Июнь 2019, Апрель 2019, Май 2020, Апрель 2020, Август 2021, Март 2021, Май

Опубликовано: 28 Сентября 2012

Ой. Честное слово, мы этого не хотели, но, кажется, наша планета сломалась. И что нам теперь делать?

Климат уже меняется: тает лёд, гибнут леса, жара и наводнения приходят всё чаще. Тем временем выбросы двуокиси углерода и прочих парниковых газов продолжают расти, а это значит, что дальше будет хуже. Даже если мы уже завтра откажемся от выбросов, температура будет увеличиваться ещё несколько десятилетий с потенциально катастрофическими последствиями в виде голода, быстрого повышения уровня моря и др. 

Охладить планету мало. Геоинженерные решения должны удовлетворять целому набору критериев.

Не пришла ли пора всерьёз рассмотреть столь одиозную идею, как геоинжиниринг? Есть ли надежда на то, что деликатная настройка планетарной климатической машины поможет исправить наши ошибки или хотя бы даст ещё немного времени на отказ от выбросов парниковых газов?

Предложены десятки схем для охлаждения планеты. Например, мы могли бы отбелить облака с помощью соли или насытить стратосферу соединениями серы для отражения солнечных лучей. Окружить планету космическими зеркалами. Выращивать культуры, более активно усваивающие углерод. Удобрить океаны. Покрыть пустыни сияющим майларом. Распространить создающие облака бактерии. Выпустить в небо мириады микрошаров.

Всё это чрезвычайно изобретательно, но сработает ли? Или же эти схемы только ухудшат ситуацию и приблизят катастрофу? Поскольку, к сожалению, эксперимент в мировом масштабе тут не проведёшь, нам остаются лишь тщательные расчёты и компьютерные модели. И первый вал исследований на эту тему уже позволяет делать выводы.

Одни идеи опровергаются довольно легко. Так, предложение покрыть пустыни отражающим пластиком и впрямь поможет охладить планету, но убьёт целые экосистемы, изменит локальный климат и потребует армии тех, кто будет счищать с пластика пыль.

Другие просто выходят за рамки наших сегодняшних возможностей. Чтобы защитить Землю космическими зонтиками, надо запустить примерно 20 млн ракет. Без радикально новых технологий это выльется в астрономическую сумму и чудовищное загрязнение окружающей среды. «Это из области научной фантастики, — считает Тим Лентон из Эксетерского университета (Великобритания). — Хватит об этом говорить».

Третьи предложения (например, выкрасить крыши белым) вполне осуществимы, но помогут ли? Главная проблема заключается в том, что растущий уровень парниковых газов в атмосфере обволакивает Землю своеобразным одеялом, удерживая тепло. Уже в этом веке мы, скорее всего, удвоим атмосферную концентрацию CO2, снизив среднюю потерю тепла примерно на 3,7 Вт/м². Чтобы остановить потепление, любая геоинженерная схема должна либо блокировать входящее излучение солнца, либо повысить потерю тепла нашей атмосферой.

К мировому холодильнику есть и другие требования (см. инфографику). Он не должен кардинальным образом влиять на региональный климат и вызвать рост уровня моря. В идеале мы хотели бы ещё остановить подкисление океана и спасти кораллы.

Но всё-таки основное требование — действенность. В 2008 году г-н Лентон и Нем Воэн из Университета Восточной Англии объединили результаты различных моделей со своими расчётами в попытке оценить охлаждающий потенциал пары десятков предложений. «Сплошное разочарование», — вспоминает г-н Лентон. Выяснилось, что большинство схем не имеет практически никакого эффекта. Взять хотя бы идею сделать крыши и дороги белыми. Даже при самых оптимистических допущениях их отражающая способность не превысит 0,15 Вт/м².

Более многообещающим выглядит план удобрения морей. Планктон поглощает CO2 и после смерти иногда опускается на дно, забирая с собой усвоенный углерод. Добавление питательных веществ, которых всегда не хватает (например, железа), позволило бы планктону расти более активно. Лентон и Воэн рассчитали, что к концу столетия это улучшило бы радиационный баланс примерно на 0,2 Вт/м². Неплохо, но всё равно мало, к тому же это оптимистическая оценка.

Многие другие предложения (например, искусственно усилить даунвеллинг в полярных регионах, дабы ускорить опускание углерода, поглощённого из атмосферы, в морские глубины) имеют ещё более серьёзные ограничения. Но среди них всё же выделяются два проекта, и оба призваны защитить нас от солнца.

Первый описывает отбелку морских облаков, прежде всего низких и плоских слоистых. По Мировому океану следует рассредоточить специальные суда, которые выпустят в небо крошечные частицы соли. На последних будут собираться капли влаги, формируя облака. Поскольку в результате на один кубический метр придётся больше капель, чем обычно, такие облака будут более белыми и отразят больше солнечного света. В теории этот способ позволит нам полностью компенсировать потепление, грядущее в результате удвоения атмосферной концентрации CO2.

Явное преимущество этого метода — отсутствие вредных химикатов. С другой стороны, процесс образования облаков с помощью нуклеации нам не вполне понятен, и всё может обернуться, как предсказывают оппоненты: охладятся только океаны, кардинальным образом изменив региональные климатические системы. Одно из недавних исследований, например, показало, что посев облаков над Тихим океаном может изменить картину осадков примерно таким же неприятным образом, как Ла-Нинья.

Второй из упомянутых проектов, пожалуй, самый старый: насытить атмосферу отражающими свет аэрозолями. Вообще-то этим мы уже вовсю занимаемся. Загрязнение воздуха частицами двуокиси серы уже привело к отражению примерно 0,4 Вт/м². SO2 пожаров и фабрик не остаётся в атмосфере продолжительное время, но если бы нам удалось забросить эти частицы в стратосферу, то они могли бы там пребывать годами, усиливая охлаждающий эффект. Доказательство — извержение филиппинского вулкана Пинатубо 1991 года, которое снизило среднемировую температуру на полградуса в течение двух последующих лет.

Дабы компенсировать эффект удвоения CO2, нам придётся ежегодно закачивать в атмосферу до 5 млн т SO2. Джастин Маклеллан из компании Aurora Flight Sciences (США) и его коллеги прикинули несколько способов доставки сульфатов и пришли к выводу, что это обойдётся в $10 млрд в год. По сравнению с громадными потерями, которое принесёт нам глобальное потепление, это копейки. Один рост уровня моря способен поглотить триллионы долларов в виде городов и сельскохозяйственных угодий.

Увы, сернистые облака едва ли остановят наступление моря. В полярных регионах частицы задерживаются в атмосфере не так долго, как в тропиках, а потому, даже если распыление аэрозолей снизит среднемировую температуру до показателей XIX века, полюса не охладятся до того уровня и ледяные шапки продолжат таять. Это, в частности, может привести к коллапсу Западно-Антарктического ледяного щита, который в одиночку способен повысить уровень моря более чем на три метра.

И пока не ясно, справится ли с этой проблемой какой-нибудь другой отражатель — например, металлические аэрозоли или маленькие блестящие воздушные шарики. С газом работать и проще, и дешевле, поэтому большинство исследований посвящено именно ему.

Хотя прибрежные равнины и города утонут, остальная планета может высохнуть, ведь чем активнее мы будем отражать свет, тем сильнее снизится испарение с поверхности морей. Пока эффект загрязнения воздуха соединениями серы не столь велик, рост температуры повышает испарение. Но если мы добьёмся возвращения к XIX веку, количество осадков резко упадёт. Этого можно избежать умеренным снижением температуры, но тогда полярные шапки будут таять быстрее.

Кроме того, компьютерные модели прогнозируют, что солнцезащитные решения пагубно отразятся на региональных климатических системах. Так, нарушение привычного механизма муссонов приведёт к голоду, который охватит миллиарды человек. «Или представьте себе, что вы измените системы циркуляции, которые приносят влагу Амазонскому лесу, — говорит Тим Палмер из Оксфордского университета (Великобритания). — Тем самым вы превратите Амазонию в пустыню».

В 2010 году Майлс Аллен из Оксфордского университета и его коллеги взглянули на эффект различного количества «солнцезащитного крема» в стратосфере с помощью детализированной климатической модели. Выяснилось, что подходящего всем решения не существует. Количество аэрозолей, необходимое для охлаждения Китая до комфортной доиндустриальной температуры, остудит Индию слишком сильно.

Но может быть и наоборот. Климатические модели выдают примерно одинаковые результаты затемнения Земли в глобальном масштабе, но сильно разнятся во мнениях относительно региональных последствий. Можно говорить о том, что причина заключается в различных исходных данных, а может, и сами модели далеки от совершенства, но в любом случае всегда будут такие факторы, влияющие на региональный климат, которые невозможно предсказать. Сколько на планете останется тропических лесов через 100 лет? Насколько удастся сократить выбросы, если вообще удастся? Чем ответят экосистемы? Мы никогда не можем быть на 100% уверены в том, что тот или иной геоинженерный проект даст ожидаемый результат.

Поэтому любое затемнение очень рискованно. Если вдруг выяснится, что что-то пошло не так, и нам придётся резко прекратить накачивание атмосферы сульфатами или отбеливание облаков, планета нагреется за считанные годы. Это будет намного хуже постепенного потепления, ибо ни люди, ни природа не успеют приспособиться к новым условиям. Мы лишь повысим ставку, как выражается г-н Лентон. А если мы всё же выберем соединения серы, то полюса придётся охлаждать с помощью чего-то другого (например, посева перистых облаков), то есть планета получит сразу два лекарства, могущих превратиться в яды.

Остаётся, пожалуй, одно — извлечение CO2 из атмосферы. Концентрированный газ затем предлагается закачивать в подземные резервуары (например, исчерпанные нефтегазовые месторождения). Однако до сих пор никто не придумал безопасного способа, как это сделать. «Проблема в том, что вы пытаетесь захватить сильно разбавленный газ, что само по себе очень дорого по сравнению с его улавливанием из концентрированного источника вроде электростанции», — поясняет г-н Лентон.

Короче говоря, пока наш уровень технического развития не позволяет строить выполнимые планы по выкачиванию всего CO2, добавляемого нами в атмосферу. И с каждым днём его становится всё больше.

Быть может, в таком случае следовало бы ускорить реакцию углекислого газа с силикатными породами? На протяжении миллионов лет этот процесс (его ещё называют выветриванием) компенсировал вулканические выбросы. Но сейчас мы накачиваем атмосферу с такой скоростью, что каждый год нам придётся перерабатывать по меньшей мере 7 км³ породы. К тому же их надо распределять по поверхности планеты очень тонким слоем, что покроет несколько процентов Земли. Так что это нас тоже не спасёт.

А что если провести масштабную реформу землепользования и сельского хозяйства? Полезно уже просто сажать леса, хотя география ограничивает их потенциал примерно половиной ватта, и весь запасённый ими углерод может в конце концов вернуться в атмосферу, когда лес погибнет или сгорит в результате глобального потепления.

Поэтому углерод, запертый в растениях, следует превращать в биоуголь и закапывать поглубже. Растения можно и сжигать, но на специальных электростанциях, оборудованных улавливающими углерод фильтрами. В любом случае нам понадобится земля — а значит, эту землю нельзя будет использовать для производства продовольствия. Г-н Лентон рассчитал, что к 2050 году общая выгода этого подхода составит 0,3 Вт, но только если мы повысим урожайность и будем есть меньше мяса, производство которого требует больше земли и приводит к выделению метана. Пока потребление мяса только растёт, а зерновые страдают от экстремальных погодных условий и нехватки воды, так что прорыв, вероятно, возможен только благодаря генным модификациям, позволяющим растениям захватывать больше солнечной энергии.

В общем, проекты, описывающие улавливание углерода, могут лишь немного замедлить потепление. Если же предложить их в качестве альтернативы сокращению выбросов (например, тот, кто улавливает углерод, получает разрешение превысить квоту на выбросы, которое может продать), то мы не добьёмся и этого.

Они также не принесут никакой пользы, если мы дойдём до критической точки, то есть повсеместного вымирания лесов, масштабного освобождения метана из вечной мерзлоты и коллапса Западно-Антарктического ледяного щита. Поэтому, быть может, нам следует остановиться на действенных, хотя и рискованных схемах вроде сернистых аэрозолей, которые хотя бы позволят избежать самых тяжёлых последствий? Быть может. Но г-н Лентон, принимавший участие в расчёте наступления такой критической точки, настроен скептически: «Говорят, что именно поэтому нам надо держать наготове отражение света, но никто ещё не доказал, что мы сможем своевременно распознать приближение критической точки, успеем развернуться вовремя и тем самым не создадим другие критические точки».

Если мы будем ждать до последнего, то можем не успеть. «Не следует представлять себе волшебную кнопку, которую можно нажать, если ситуация выйдет из-под контроля: всё может кончиться кошмаром», — подчёркивает г-н Палмер. И практически все климатологи сходятся на том, что, даже если мы всё же выберем посев облаков, кардинальное сокращение выбросов необходимо.

Впрочем, есть и инакомыслящие. Питер Кокс из Эксетерского университета указывает на то, что повышение уровня CO2 способствует росту некоторых видов растений и снижает потерю воды, ибо растениям уже не надо держать поры открытыми так долго. Поэтому, если бы у нас был высокий уровень CO2 без засух, наводнений, бурь и жары, которые несёт с собой глобальное потепление, производство продовольствия выросло бы. Возможно, это достижимо без солнечных экранов. «Если говорить о том, что нас волнует больше всего, то это лучшая возможность по сравнению с обычными средствами», — подчёркивает г-н Кокс. Однако такое прохладное, но углеродное будущее несёт свои риски, и г-н Кокс ничего на самом деле не предлагает, только просит принять во внимание.

В конечном счёте самым большим препятствием на пути к любому сильнодействующему геоинженерному решению может оказаться политика. «Нельзя, чтобы действовало несколько конкурирующих геоинженерных программ, надо выбрать одну, — говорит г-н Аллен. — Погодой должна заниматься некая наднациональная организация».

Достижение консенсуса почти невозможно, ибо у каждой страны свои приоритеты. Одних в первую очередь беспокоит рост уровня моря, других — жара и изменение картины осадков. И если пример Киотского протокола нас чему-нибудь научил, так только тому, что ни одно соглашение не даст желаемого результата.

Однако международный договор понадобится лишь в случае крупных солнцезащитных проектов, несущих глобальную угрозу. Ничто не остановит отдельных людей, организации и страны от реализации программ по улавливанию углерода. По сравнению с сияющими космическими зеркалами биоуголь не так хорош, но покамест самое безопасное геоинженерное решение — это копание в земле.

Источник:"Компьютерра–Онлайн"