Forskere: Spray stratosfæren, dæmp solen, køl jorden

Zhen Dai holder op et lille glasrør belagt med et hvidt pulver: calciumcarbonat, en allestedsnærværende forbindelse, der bruges i alt fra papir og cement til tandpasta og kageblandinger. Sæt en tablet af den i vand, og resultatet er en fizzy antacida, der beroliger maven. Spørgsmålet til Dai, en doktorgradskandidat ved Harvard University i Cambridge, Massachusetts, og hendes kolleger er, om dette uskadelige stof også kan hjælpe menneskeheden til at lindre det ultimative tilfælde af fordøjelsesbesvær: global opvarmning forårsaget af drivhusgasforurening.

Ideen er enkel: spray en masse partikler ind i stratosfæren, og de vil afkøle planeten ved at reflektere nogle af solens stråler tilbage i rummet. Forskere har allerede været vidne til princippet i aktion. Da Pinatubo-bjerget brød ud på Filippinerne i 1991, injicerede det anslagsvis 20 millioner tons svovldioxid i stratosfæren - det atmosfæriske lag, der strækker sig fra ca. 10 til 50 kilometer over jordens overflade. Udbruddet skabte en tåge af sulfatpartikler, der afkølede planeten med omkring 0.5 ° C. I omkring 18 måneder vendte Jordens gennemsnitstemperatur tilbage til, hvad den var før dampmotorens ankomst.

Ideen om, at mennesker muligvis kan slå Jordens termostat ned med lignende, kunstige midler, er flere årtier gamle. Det passer ind i en bredere klasse af planetafkølingsordninger kendt som geoengineering, som længe har skabt intens debat og i nogle tilfælde frygt.

Forskere har stort set begrænset deres arbejde med sådanne taktikker til computermodeller. Blandt bekymringerne er, at dæmpning af solen kan slå tilbage, eller i det mindste kraftigt forringe nogle områder i verden ved for eksempel at røve solafgrøder og skifte regnmønstre.

Men når emissionerne fortsætter med at stige, og klimaprognoserne forbliver alvorlige, begynder samtaler om geoingeniørforskning at få mere trækkraft blandt forskere, politikere og nogle miljøforkæmpere. Det skyldes, at mange forskere er kommet til den alarmerende konklusion, at den eneste måde at forhindre de alvorlige virkninger af den globale opvarmning vil være enten at suge massive mængder kuldioxid ud af atmosfæren eller at afkøle planeten kunstigt. Eller måske mere sandsynligt begge dele.

Hvis alt går som planlagt, vil Harvard-teamet være den første i verden til at flytte solenergiudvikling ud af laboratoriet og ind i stratosfæren, med et projekt kaldet Stratospheric Controlled Perturbation Experiment (SCoPEx). Den første fase - en US $ 3-million test, der involverer to flyvninger af en styrbar ballon 20 kilometer over det sydvestlige USA - kunne starte så tidligt som den første halvdel af 2019. Når først eksperimentet var på plads, frigav man små plommer af calciumcarbonat, hver på omkring 100 gram, omtrent svarende til den mængde, der findes i en gennemsnitlig flaske med antacida uden for hylden. Ballonen vendte sig derefter for at se, hvordan partiklerne spreder sig.

Selve testen er ekstremt beskeden. Dai, hvis doktorgradsarbejde de sidste fire år har involveret bygning af en bordplade til at simulere og måle kemiske reaktioner i stratosfæren i forkant af eksperimentet, understreger ikke bekymring over sådan forskning. ”Jeg studerer et kemisk stof,” siger hun. ”Det er ikke som det er en atombombe.”

Ikke desto mindre vil eksperimentet være det første, der flyver under banneret med solgeoengineering. Og det er derfor under intens kontrol, også fra nogle miljøgrupper, der siger, at en sådan indsats er en farlig distraktion fra at tackle den eneste permanente løsning på klimaændringer: reduktion af drivhusgasudledninger. Det videnskabelige resultat af SCoPEx betyder ikke noget, siger Jim Thomas, co-executive director for ETC Group, en miljøorganisation i Val-David, nær Montreal, Canada, der er imod geoengineering: ”Dette er lige så meget et eksperiment i ændre sociale normer og krydse en linje, da det er et videnskabeligt eksperiment. ”

Med opmærksom på denne opmærksomhed bevæger teamet sig langsomt og arbejder på at etablere et klart tilsyn med eksperimentet i form af et eksternt rådgivende udvalg til at gennemgå projektet. Nogle siger, at en sådan ramme, der kunne bane vejen for fremtidige eksperimenter, er endnu vigtigere end resultaterne af denne ene test. ”SCoPEx er den første ud af porten, og det udløser en vigtig samtale om, hvordan uafhængig vejledning, rådgivning og tilsyn skal se ud,” siger Peter Frumhoff, chef for klimaforsker ved Union of Concerned Scientists i Cambridge, Massachusetts og en medlem af et uafhængigt panel, der er tiltalt for at vælge leder af det rådgivende udvalg. ”At få det til det rigtige er langt vigtigere end at få det gjort hurtigt.”

Sammenføjning styrker

På mange måder er stratosfæren et ideelt sted at prøve at gøre atmosfæren mere reflekterende. Små partikler, der injiceres der, kan sprede sig over hele kloden og forblive højt i to år eller mere. Hvis de placeres strategisk og regelmæssigt i begge halvkugler, kunne de skabe et relativt ensartet tæppe, der ville beskytte hele planeten (se 'Global intervention'). Processen behøver ikke at være meget dyrt; I en rapport forrige måned antydede det mellemstatslige panel for klimaændringer, at en flåde af højtflyvende fly kunne deponere nok svovl til at udligne ca. 1.5 ° C opvarmning for omkring $ 1 milliarder til $ 10 milliarder om året¹.

Det meste af solenergiforskning hidtil har fokuseret på svovldioxid, det samme stof frigivet af Mount Pinatubo. Men svovl er måske ikke den bedste kandidat. Ud over at afkøle planeten, fremkaldte aerosoler, der genereres i dette udbrud, den hastighed, hvormed klorfluorcarboner udtømmer ozonlaget, hvilket afskærmer planeten mod solens skadelige ultraviolette stråling. Sulfat-aerosoler opvarmes også af solen, nok til potentielt at påvirke bevægelsen af ​​fugt og endda ændre jetstrømmen. ”Der er alle disse nedstrømsvirkninger, som vi ikke fuldt ud forstår,” siger Frank Keutsch, en atmosfærisk kemiker ved Harvard og SCoPExs vigtigste efterforsker.

SCoPEx holdets indledende stratosfæriske eksperimenter vil fokusere på calciumcarbonat, som forventes at absorbere mindre varme end sulfater og have mindre indflydelse på ozon. Men lærebog svar - og endda Dai's bordplade - kan ikke fange det fulde billede. ”Vi ved faktisk ikke, hvad det ville gøre, fordi det ikke findes i stratosfæren,” siger Keutsch. ”Det sætter et rødt flag.”

SCoPEx sigter mod at indsamle virkelige data for at ordne dette. Eksperimentet startede som et partnerskab mellem atmosfærisk kemiker James Anderson fra Harvard og eksperimentel fysiker David Keith, der flyttede til universitetet i 2011. Keith har undersøgt en række forskellige muligheder for geoteknik i mere end 25 år. I 2009, mens han var ved University of Calgary i Canada, grundlagde han virksomheden Carbon Engineering i Squamish, der arbejder for at kommercialisere teknologi til at fjerne kuldioxid fra atmosfæren. Efter tilslutning til Harvard brugte Keith forskningsmidler, som han havde modtaget fra Bill & Melinda Gates Foundation i Seattle, Washington, til at begynde at planlægge eksperimentet.

Læs hele historien her ...