Распыление аэрозолей в стратосфере — одна из самых дискуссионных технологий в арсенале потенциальной климатической геоинженерии. Ее принцип основан на естественном природном явлении. Мощные вулканические извержения, такие как извержение Пинатубо в 1991 году, выбрасывают в стратосферу огромные объемы сульфатных газов и пепла. Эти частицы, рассеивая и отражая солнечные лучи, приводят к заметному охлаждению планеты. 

После извержения Пинатубо средняя глобальная температура у поверхности Земли упала почти на один градус Цельсия, и этот эффект сохранялся на протяжении нескольких лет.

Ученые, давно изучающие этот феномен, задаются вопросом — можно ли имитировать его преднамеренно, чтобы противостоять потеплению от парниковых газов. Сотни климатических моделей смоделировали различные сценарии такого вмешательства. Эти симуляции часто выглядят обнадеживающе, демонстрируя возможность быстрого снижения температуры. 

Однако в этих цифровых мирах исследователи оперируют безупречными частицами идеального размера и распределяют их в атмосфере с хирургической точностью. Реальный мир вносит в этот план суровые коррективы.

Политическая нестабильность, плохая экология и социальное неравенство ускорили старение

Может ли биологический возраст человека зависеть не от того, чем он питается и сколько спит, а от того, где живет? Международная команда ученых уверена, что может — и быстрее всего это происходит там, где грязный воздух, слабые социальные институты и высокий уровень неравенства.

Команда американских исследователей под руководством Миранды Хак (Miranda Hack), специалиста по аэрозолям из Колумбийского университета, провела тщательный анализ физических, геополитических и экономических ограничений, которые сопровождают технологию распыления аэрозолей в стратосфере. Они объединили разрозненные научные данные о том, как на последствия распыления влияют малейшие нюансы его проведения. Оказалось, что даже незначительные изменения в методике кардинально меняют результат.

Факторы, влияющие на итог, многообразны — это высота и долгота места выброса частиц, время года, когда его проводят, и, конечно, общее количество материала. Но один из самых значимых факторов — это выбор широты для распыления. Так, концентрация аэрозолей в полярных регионах с высокой вероятностью нарушит работу тропических муссонных систем, от которых зависят урожаи и водоснабжение миллионов людей. 

Распыление, сфокусированное на экваториальных зонах, способно повлиять на струйные течения в атмосфере и нарушить циркуляционные схемы, которые переносят тепло к полюсам планеты.

Эта изменчивость намекает на то, что если такое распыление когда-либо произойдет, оно должно быть централизованным и строго координируемым в международном масштабе. Учитывая современные геополитические реалии, исследователи полагают, что такой сценарий маловероятен. 

Статья по теме: Половина продуктов с полей не дошло до тарелок людей

Более того, существующие модели почти полностью сосредоточены на использовании сульфатных газов, по свойствам аналогичных вулканическим выбросам. Но извержение Пинатубо продемонстрировало не только эффект охлаждения. Оно также нарушило работу индийских муссонов, что привело к снижению количества осадков в Южной Азии, вызвало потепление в стратосфере и истощение озонового слоя.

Применение сульфатов для геоинженерии несет аналогичные риски, а также дополнительные экологические проблемы, такие как кислотные дожди и загрязнение почвы. Эти опасения заставили ученых искать альтернативные материалы для аэрозолей. В числе предложенных минералов — карбонат кальция, альфа-оксид алюминия, рутил и анатаз (формы диоксида титана), кубический цирконий и даже алмаз. Однако обсуждение альтернатив до сих пор фокусировалось в основном на их оптических свойствах, а практические аспекты игнорировались.

Алмаз, например, хорошо подходит для рассеивания и отражения солнечных лучей, но его попросту недостаточно в природе. Что касается кубического циркония и рутила, их запасы, возможно, смогут удовлетворить спрос. Однако моделирование, проведенное американскими исследователями, показало, что резко возросший спрос создаст колоссальную нагрузку на цепочки поставок и повысит цены до запретительного уровня. 

Достаточные запасы альфа-оксида алюминия и карбоната кальция существуют, чтобы удовлетворить спрос без чрезмерного роста цен. Но и эти материалы, как и другие кандидаты, сталкиваются с серьезными техническими проблемами при диспергировании.

В Европе все чаще идет град размером с мяч для гольфа

На городские улицы Европы все чаще обрушивается настоящий ледяной шквал — не с дождем, а с градинами, которые пробивают крыши и разбивают стекла. Эти ледяные снаряды размером с мяч для гольфа уже привели к ущербу в сотни миллионов долларов — и судя по прогнозам, дальше будет только хуже.

При сверхмалом, субмикронном размере частиц, необходимом для эффективного рассеивания света, все минеральные альтернативы демонстрируют склонность к слипанию в более крупные тела. Согласно расчетам исследователей, эти частицы гораздо хуже отражают солнечный свет по сравнению с более мелкими «собратьями», а их влияние на климат изучено еще меньше.

«Вместо идеальных оптических свойств вы получаете нечто гораздо менее эффективное. По сравнению с сульфатами, я не думаю, что мы увидим те климатические преимущества, о которых говорят», — заключила Хак.

По мнению Хак и ее коллег, все эти стратегии распыления, вопросы управления, доступность материалов и их физические свойства — делают стратосферное аэрозольное распыление еще более неопределенным и рискованным предприятием, чем оно кажется на первый взгляд.

Статья по теме: Более половины экосистем Земли утратили первозданность

Таким образом, мечта о простом и технологичном решении проблемы глобального потепления сталкивается с суровой реальностью. Попытка «затмить» Солнце — это не просто инженерная задача по доставке реагентов в стратосферу. Это клубок взаимосвязанных проблем, где физика атмосферы переплетается с мировой экономикой, политикой и непредсказуемостью сложных климатических систем. 

Исследование ученых из Колумбийского университета служит четким предупреждением: прежде чем рассматривать геоинженерию как страховочную сеть, человечеству необходимо осознать всю глубину связанных с ней рисков. Погоня за быстрым исправлением климата может привести к новым, еще более серьезным кризисам, которые затронут всю планету.

Научная работа опубликована в журнале Scientific Reports.