De zon verlicht lagen van de aardatmosfeer, gezien vanaf het internationale ruimtestation. Een voorstel voor geo-engineering op zonne-energie om de effecten van de opwarming van de aarde te verminderen, zou gericht zijn op een bovenste laag van de atmosfeer. NASA

Al decenia, klimaatwetenschapper David Keith van Harvard University probeert mensen zijn onderzoek serieus te nemen. Hij is een pionier op het gebied van geo-engineering, die tot doel heeft de klimaatverandering te bestrijden door middel van een reeks technologische oplossingen. Door de jaren heen, ideeën waren onder meer het strooien van ijzer in de oceaan om plankton te stimuleren meer koolstof uit de atmosfeer op te zuigen of koolstof rechtstreeks uit de lucht te vangen.

Keith richtte een bedrijf op dat technologie ontwikkelt om koolstof uit de lucht te halen, maar zijn specialiteit is zonne-geo-engineering, waarbij het zonlicht van de aarde wordt gereflecteerd om de hoeveelheid warmte te verminderen die door broeikasgassen in de atmosfeer wordt vastgehouden. De strategie is niet bewezen, maar modellering suggereert dat het zal werken. En omdat grote vulkaanuitbarstingen hetzelfde effect kunnen hebben, er zijn enkele gegevens uit de echte wereld om het idee te verankeren.

In de nabije toekomst, Keith en zijn collega's hopen een van de eerste tests van het concept te lanceren:een ballon op grote hoogte die kleine, reflecterende deeltjes in de laag van de bovenste atmosfeer die bekend staat als de stratosfeer. De plaats en tijd voor het experiment moeten nog worden bepaald, maar het zou een kleine stap zijn om te laten zien of kunstmatige stratosferische deeltjes zouden kunnen helpen de planeet te koelen zoals uitbarstingen dat van nature doen.

Maar het idee om een ​​technologische oplossing te gebruiken voor klimaatverandering is controversieel. Praten over - laat staan ​​onderzoeken - geo-engineering is lange tijd als taboe beschouwd uit angst dat het de inspanningen om klimaatverandering op andere manieren te bestrijden zou temperen, met name het cruciale werk van het verminderen van de koolstofemissies. Dat bracht geo-engineering aan de rand van klimaatonderzoek. Maar de houding van mensen kan veranderen, zegt Kees. Hij stelt dat geo-engineering op zichzelf het probleem van klimaatverandering niet kan oplossen, het zou kunnen helpen de schade te beperken als het zorgvuldig wordt uitgevoerd naast emissiereducties.

In 2000, Keith publiceerde een overzicht van geo-engineeringonderzoek in de Annual Review of Energy and the Environment, waarin hij opmerkte dat grote klimaatbeoordelingen tot dan toe het grotendeels genegeerd hadden. Eerder dit jaar, hij sprak in Seattle over de huidige stand van zaken op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Association for the Advancement of Science. Knowable Magazine sprak met Keith over hoe de wetenschappelijke, het technologische en geopolitieke landschap is in de tussenliggende decennia veranderd.

Vraag en antwoord met klimaatwetenschapper David Keith

Dit gesprek is bewerkt voor lengte en duidelijkheid.

Twintig jaar geleden noemde u geo-engineering 'zeer controversieel'. Hoe is de controverse sindsdien veranderd?

Destijds was het iets dat een vrij kleine groep mensen die over klimaat dachten wist - en meestal waren ze het erover eens dat ze er niet over zouden praten. En dat was het. Nu wordt er veel breder over gesproken. Ik denk dat het taboe is verminderd, zeker. Het is zeker nog controversieel, maar mijn gevoel is dat er een echte verschuiving heeft plaatsgevonden. Een toenemend aantal mensen dat zich bezighoudt met klimaatwetenschap of met openbaar beleid rond klimaat of met milieugroeperingen, is het er nu over eens dat dit iets is waar we over moeten praten, zelfs als velen denken dat het nooit zou moeten worden uitgevoerd. Er is zelfs een groeiende overeenstemming dat er onderzoek moet plaatsvinden. Het voelt echt anders.

Waarom was er een taboe op het praten over geo-engineering, en denk je dat het geldig was?

Ik denk dat het goed bedoeld is; mensen hebben gelijk als ze zich zorgen maken dat praten over geo-engineering de inspanningen om de uitstoot te verminderen zou kunnen verminderen. Ik denk niet dat deze bezorgdheid over moreel risico een geldige reden is om geen onderzoek te doen. Er waren mensen die beweerden dat we niet moesten toestaan ​​dat de aids-triple-drugscocktail in Afrika werd gedistribueerd omdat het misbruikt zou worden. weerstand creëren. Anderen pleitten tegen de implementatie van airbags, omdat mensen harder zouden rijden. Er is een lange geschiedenis van het argumenteren tegen allerlei potentieel risicoverlagende technologieën vanwege het potentieel voor risicocompensatie - de mogelijkheid dat mensen hun gedrag veranderen door meer risico's te nemen. Ik vind het een ethisch verward argument.

Voor mij, de grootste zorg is dat sommige entiteiten - zoals grote fossiele-brandstofbedrijven die een politiek belang hebben bij het blokkeren van emissiereducties - zullen proberen het potentieel van geo-engineering te benutten als argument tegen emissiereducties. Deze bezorgdheid is waarschijnlijk de belangrijkste reden geweest dat sommige grote maatschappelijke groeperingen de discussie over dit soort dingen willen blokkeren of inperken, zodat het niet op grotere schaal in het klimaatdebat komt. Voor mij is de zorg volkomen terecht, maar ik denk dat het juiste antwoord is om het frontaal te confronteren in plaats van het debat te vermijden. Ik wil geen wereld waarin beslissingen worden genomen door elites die achter gesloten deuren praten.

Zonne-geo-engineering omvat het injecteren van reflecterende aerosolen van vliegtuigen op grote hoogte in de laag van de bovenste atmosfeer die bekend staat als de stratosfeer, die zich uitstrekt tussen 10 en 50 kilometer (6 tot 31 mijl) boven het aardoppervlak. Het idee is dat de aerosoldeeltjes een kleine hoeveelheid zonlicht van de planeet zouden reflecteren, het verminderen van de hoeveelheid warmte die wordt vastgehouden door broeikasgassen en het verminderen van enkele effecten van klimaatverandering. SCoPEx/Knowable Magazine

Is de hoeveelheid geo-engineeringonderzoek de afgelopen twee decennia toegenomen?

dramatisch, zelfs in de laatste paar jaar. Toen ik in 2000 dat jaaroverzichtenblad schreef, er was vrijwel geen georganiseerd onderzoek. Er waren een paar onderzoekers die af en toe geïnteresseerd raakten en er ongeveer 1 procent van hun tijd in stopten.

Nu zijn er bijna overal kleine onderzoeksprogramma's die u maar wilt noemen. Er is een Chinees programma dat behoorlijk serieus is; er is een Australische die beter gefinancierd is dan wat dan ook in de Verenigde Staten; er zijn er meerdere in Europa.

Wat was de grootste verrassing van de afgelopen 20 jaar in hoe zonne-geo-engineering zou kunnen werken?

De grote verrassing zijn de recente resultaten, waaronder twee studies waar ik bij betrokken was, waaruit blijkt dat de effecten van een wereldwijd zonne-geo-engineeringprogramma niet zo geografisch ongelijk zouden zijn als werd gevreesd. Voor het echte overheidsbeleid gaat het erom wie er slechter af wordt.

Voor een paper die vorig jaar in Nature Climate Change werd gepubliceerd, we gebruikten een computermodel met een zeer hoge resolutie, en we vergeleken, over het hele landoppervlak, twee werelden:een wereld waar we twee keer pre-industriële niveaus van koolstofdioxide hebben en de andere wereld waar we genoeg zonne-geo-engineering hebben om de temperatuurverandering met de helft te verminderen. Voor elk van de 33 geografische studieregio's die zijn aangewezen door het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering, we probeerden te kijken of zonne-geo-engineering een bepaalde klimaatvariabele terug zou brengen naar pre-industriële niveaus, die we "gemodereerd, " of het verder van het pre-industriële, die we 'verergerd' noemen.

We hebben ons gericht op enkele van de belangrijkste klimaatvariabelen:verandering in extreme temperatuur, verandering in gemiddelde temperatuur, verandering in waterbeschikbaarheid en verandering in extreme neerslag. En wat we vonden, lijkt bijna te mooi om waar te zijn:er was geen enkele variabele in een enkele regio die verergerd was. Dat was een verrassing.

In een paper gepubliceerd in maart in Environmental Research Letters, we deden dezelfde analyse met een ander model, en we ontdekten dat met zonne-geo-engineering, alles wordt gemodereerd in alle regio's behalve vier. Maar dat zijn alle vier droge gebieden die natter worden. Dus ik vermoed dat veel inwoners van die regio's die uitkomst liever zouden hebben, omdat mensen over het algemeen meer bang zijn om droger dan natter te worden.

Nutsvoorzieningen, wat het model laat zien, kan wel of niet waar zijn in de echte wereld. Maar als er één reden is om echt naar deze technologieën te kijken en ze in experimenten te evalueren, het zijn resultaten zoals deze die laten zien dat je bijna alle of veel van de belangrijkste verstoringen van het klimaat kunt verminderen zonder een regio aanzienlijk slechter te maken. Dat is nogal wat.

Hoe zou je geplande real-world experiment, bekend als het Stratospheric Controlled Perturbation Experiment (SCoPEx), werk?

SCoPEx is een stratosferisch ballonexperiment om aërosolen in de stratosfeer te brengen en hun interactie te meten gedurende de eerste uren en de eerste kilometer of zo na het vrijkomen in een pluim. Het gaat om een ​​ballon op grote hoogte die een gondel met een pakket wetenschappelijke instrumenten naar een hoogte van 20 kilometer brengt. Het zal een zeer kleine hoeveelheid materialen zoals ijs, calciumcarbonaat (in wezen verpoederde kalksteen) of zwavelzuurdruppels die bekend staan ​​als sulfaten. De gondel wordt voorzien van propellers die oorspronkelijk voor airboats zijn gemaakt, zodat hij door de pluim van vrijgekomen materialen kan vliegen om metingen te doen.

De hoeveelheid vrijgekomen materiaal zal in de orde van 1 kilogram zijn, die veel te klein is om enige directe gevolgen voor de gezondheid of het milieu te hebben als ze eenmaal zijn vrijgegeven. Het doel is niet om het klimaat te veranderen of zelfs maar te kijken of je zonlicht kunt weerkaatsen. Het doel is simpelweg om onze modellen te verbeteren van de manier waarop aërosolen in de stratosfeer worden gevormd, vooral in pluimen, wat zeer relevant is om te begrijpen hoe zonne-geo-engineering zou werken. We hopen het experiment binnenkort te lanceren. Maar wanneer en waar dat zal gebeuren, hangt af van de beschikbaarheid van ballonnen en aanbevelingen van een adviescommissie.

Het geplande Stratospheric Controlled Perturbation Experiment zal een ballon met wetenschappelijke instrumenten in een gondel de stratosfeer in sturen. De instrumenten zullen een kleine hoeveelheid materiaal vrijgeven - waarschijnlijk ijs of mineraal stof - om een ​​kilometer lange pluim van aerosoldeeltjes te vormen (links). Dankzij aangepaste propellers van de airboat kan de gondel boven de pluim (midden) manoeuvreren en instrumenten in de pluim laten zakken om herhaalde metingen te doen van hoe de deeltjes zich door de stratosfeer verspreiden (rechts). AANGEPASTE VAN J.A. DYKEMA ET AL/FILOSOFISCHE TRANSACTIES VAN DE KONINKLIJKE SAMENLEVING A 2014

We weten dat er gezondheidsrisico's verbonden zijn aan zwavelzuurverontreiniging in de lagere atmosfeer. Zijn er potentiële gezondheidsrisico's verbonden aan het injecteren van sulfaataerosolen in de stratosfeer?

Alles wat we in de stratosfeer stoppen, zal uiteindelijk naar de oppervlakte komen, en dat is een van de risico's die we moeten overwegen. Een grootschalig zonne-geo-engineeringprogramma kan inhouden dat ongeveer 1,5 miljoen ton zwavel en zwavelzuur per jaar in de stratosfeer wordt geïnjecteerd. Dit zou kunnen worden gedaan met behulp van een vloot vliegtuigen; ongeveer 100 vliegtuigen zouden continu met ladingen moeten vliegen tot een hoogte van ongeveer 20 kilometer (12 mijl). Je zou niet verkeerd zijn om te denken dat dit gek klinkt. We weten dat door zwavelzuurvervuiling in de lagere atmosfeer jaarlijks veel mensen omkomen, dus zwavelzuur in de stratosfeer brengen is natuurlijk een risico. Maar het is belangrijk om te begrijpen hoeveel 1,5 miljoen ton per jaar werkelijk is.

De uitbarsting van de berg Pinatubo in 1991, op de Filippijnen, in een jaar tijd ongeveer 8 miljoen ton zwavel in de stratosfeer heeft gegoten. Het koelde het klimaat af en had gevolgen voor allerlei systemen. De huidige wereldwijde uitstoot van zwavel is ongeveer 50 miljoen ton per jaar in de lagere atmosfeer, en dat doodt elk jaar enkele miljoenen mensen door luchtvervuiling door fijnstof. Dus het relatieve risico van zonne-geo-engineering is vrij klein, en het moet worden afgewogen tegen het risico van het niet doen van zonne-geo-engineering.

Hoe snel kan een grootschalig zonne-geo-engineeringprogramma van de grond komen?

Het kan heel snel gaan, maar alle manieren waarop het heel snel gebeurt, zijn slechte gevallen, eigenlijk waar een land er gewoon heel snel op springt. Het is duidelijk dat het het beste zou zijn als landen het niet zomaar gaan doen, maar duidelijke plannen formuleren en checks and balances inbouwen, enzovoort.

Als er in het komende half decennium tot tien jaar veel breder onderzoek zou zijn - wat mogelijk is omdat de houding echt verandert - dan is het aannemelijk dat een coalitie van landen met serieuze, zichtbare plannen die tegen het einde van dit decennium door de wetenschappelijke gemeenschap kunnen worden bekritiseerd. Ik verwacht niet dat het zo snel gaat, maar ik denk dat het kan.

Hoe past geo-engineering in andere inspanningen om klimaatverandering tegen te gaan, zoals het verminderen van de uitstoot van fossiele brandstoffen en het verwijderen van koolstof uit de lucht?

De eerste, en verreweg de belangrijkste, wat we doen aan klimaatverandering is de economie koolstofarm maken, die de link tussen economische activiteit en koolstofemissies verbreekt. Ik kan niets zeggen over zonne-geo-engineering dat het feit verandert dat we de uitstoot moeten verminderen. Als we dat niet doen, werden gedaan.

Daarna koolstof verwijderen, waarbij reeds uitgestoten koolstof wordt opgevangen en opgeslagen, het verband tussen de uitstoot en de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer kan verbreken. Grootschalige koolstofverwijdering is echt zinvol wanneer de emissies duidelijk richting nul gaan, en we komen in de richting van het moeilijkere deel van de economie om te verzachten. En dan is zonne-geo-engineering iets dat gedeeltelijk en onvolmaakt kan verzwakken, maar niet breken, het verband tussen de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer en klimaatveranderingen — veranderingen in de zeespiegel, veranderingen in extreme gebeurtenissen, veranderingen in temperatuur, enzovoort.

Dus als je kijkt naar de curve van de totale broeikasgassen in de atmosfeer, je kunt emissiereducties zien als het afvlakken van de curve. Het verwijderen van koolstof brengt je aan de andere kant van de curve. En dan kan zonne-geo-engineering de top van de curve afsnijden, wat het risico van de koolstofdioxide die al in de lucht is, zou verminderen.

Sommige mensen denken dat we het alleen moeten gebruiken als een ontsnappingskaart in geval van nood. Sommige mensen denken dat we het moeten gebruiken om snel te proberen terug te keren naar een pre-industrieel klimaat. Ik beweer dat we zonne-geo-engineering gebruiken om de top van de curve af te snijden door deze geleidelijk te starten en geleidelijk te beëindigen.

David Keith stelt zich voor om meerdere benaderingen te gebruiken om klimaatverandering tegen te gaan. De rode lijn laat zien hoe de gevolgen van klimaatverandering zouden verergeren bij een business-as-usual scenario van onverminderde verbranding van fossiele brandstoffen en andere uitstoot van broeikasgassen. Agressief verminderen van emissies buigt die curve, en het verwijderen van koolstof uit de atmosfeer biedt verdere bezuinigingen, maar er zijn nog steeds gevolgen van de toch al hoge niveaus van kooldioxide. In dit scenario, zonne-geo-engineering zou de impact van bestaande atmosferische koolstofdioxide verminderen, effectief de top van de curve snijden. David Keith/Knowable Magazine

Ben je optimistisch over de kansen dat zonne-geo-engineering zal plaatsvinden en een verschil kan maken in de klimaatcrisis?

Ik ben op dit moment niet zo optimistisch omdat we zo veel verder weg lijken te zijn van een internationale omgeving die verstandig beleid mogelijk maakt. En dat is niet alleen in de VS. Het is een hele reeks Europese landen met meer populistische regimes. Het is Brazilië. Het is het meer autoritaire India en China. Het is een meer nationalistische wereld, Rechtsaf? Het is een beetje moeilijk om een ​​globale, gecoördineerde inspanning op korte termijn. Maar ik hoop dat die dingen zullen veranderen.

Dit verhaal verscheen oorspronkelijk in Kenbaar tijdschrift en wordt hier opnieuw gepubliceerd als onderdeel van Nu over klimaat , een wereldwijde journalistieke samenwerking die de berichtgeving over het klimaatverhaal versterkt.