Het klinkt als iets uit een slechte sciencefictionfilm:kunstmatig zonlicht blokkeren om te voorkomen dat de aarde oververhit raakt door de opwarming van de aarde. Hoe dan ook, een klein aantal onderzoekers bestudeert de optie, zodat als de mensheid het ooit moet gebruiken, het zal een weloverwogen beslissing zijn.

Het laatste rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), begin augustus uitgebracht, maakte duidelijk dat de mensheid onmiddellijk actie moet ondernemen om de opwarming van de aarde tegen te gaan. Er is hoop dat de internationale klimaatbesprekingen in Glasgow in november, eindelijk kunnen resulteren in sterk genoeg emissielimieten voor broeikasgassen om een ​​verschil te maken.

Maar voor het geval dat, een internationale groep onderzoekers, inclusief Helene Muri van NTNU, heeft een technologie bestudeerd die zonne-geo-engineering wordt genoemd als laatste redmiddel.

Zonne-geo-engineering is precies hoe het klinkt, waar verschillende technologieën worden gebruikt om zonlicht te blokkeren en de aarde te koelen. Typisch, drie hoofdbenaderingen - waarvan er momenteel geen technologisch gereed is - worden bestudeerd vanwege hun vermogen om zonlicht en lagere grondtemperaturen te blokkeren. (Zie kader)

Murië, een senior onderzoeker bij het Industrial Ecology Programme van de universiteit, heeft het afgelopen decennium gekeken naar hoe zonne-geo-engineering wel of niet zou kunnen werken.

In juni, zij en haar collega's uit de VS, China en het VK publiceerden een paper in Natuur Eten die computermodellen gebruikte om de potentiële effecten van zonne-geo-engineering op de landbouw in een wereld met hoge emissies te beoordelen. Hun bevindingen leidden tot internationale media-aandacht omdat ze ontdekten dat zonne-geo-engineering in die scenario's een positief effect zou kunnen hebben op de groei van gewassen door een hogere luchtvochtigheid.

Andere studies die eenvoudigere modellen gebruikten, vonden ofwel een beperkt effect of verliezen voor regengevoede gewassen, omdat er minder regen zou kunnen vallen met de lagere temperaturen die gepaard gaan met zonne-geo-engineering, afhankelijk van de manier waarop de technologie wordt gebruikt om de aarde te koelen.

Nutsvoorzieningen, terwijl de wereld zich voorbereidt om te debatteren over de limieten van CO ₂ emissies tijdens de klimaatbesprekingen van november, het is de moeite waard om te kijken naar de maatregelen die worden onderzocht door onderzoekers als Muri - en een beoordeling van hun mogelijke risico's en valkuilen.

Pleister of tourniquet?

Elke discussie over zonne-geo-engineering moet erkennen dat het verre van een perfecte oplossing is, zegt Muri.

"Zonne-geo-engineering, hoe goed we het ook doen, zal de effecten van klimaatverandering nooit perfect compenseren, " ze zei.

Het probleem is dat zonne-geo-engineering de aarde kan afkoelen, maar verwijdert de overtollige koolstofdioxide en andere warmtevasthoudende stoffen in de atmosfeer niet. En koolstofdioxide doet meer dan alleen de aarde opwarmen.

Het bevrucht planten - wat een goede zaak zou kunnen zijn - maar omdat veel ervan wordt opgelost in zeewater, het maakt de oceanen zuurder.

"Er zullen altijd dingen zijn die je niet kunt oplossen met zonne-geo-engineering, specifiek oceaanverzuring, " zei ze. "Een meer zure oceaan beïnvloedt alles in de voedselketens in de oceaan, inclusief afsterven van koraalriffen, wat verschrikkelijk is voor het ecosysteem als geheel. Dat wordt duidelijk zodra je er echt naar gaat kijken. Er is niet één zilveren kogel. Het is niet de enige oplossing die alles kan oplossen."

Muri zegt dat elke discussie over geo-engineering ook veronderstelt dat CO ₂ emissies zullen worden aangepakt op het moment dat eventuele zonne-geo-engineering wordt toegepast.

Alan Robock, een klimaatonderzoeker aan de Rutgers University in de VS die leider is van een internationaal coöperatief onderzoeksproject genaamd GeoMIP, waarvan Muri deel uitmaakt, Akkoord.

"Het is op zijn best geen oplossing voor de opwarming van de aarde. Als het ooit als pleister of tourniquet zou worden gebruikt, lost het het kernprobleem niet op, " hij zei.

Veel onbekenden, maar moet het nog weten

Muri zegt dat er nog veel onbekend is over zonne-geo-engineering, deels omdat het meeste onderzoek naar klimaatverandering is gericht op andere zaken dan geo-engineering.

"Om het niveau van onderzoek in context te plaatsen, gedurende de laatste vijf tot tien jaar, er zijn ongeveer 100 tot 130 artikelen per jaar gepubliceerd over zonne-geo-engineering, "zei ze. "Als het gaat om klimaatverandering, is het meer als 30, 000 papieren per jaar gedurende die periode. Het belangrijkste is dat het een enorm, heel ander bedrag. Het is slechts een minderheid van de inspanningen en financiering die gaan naar onderzoek naar zonne-geo-engineering."

Tegelijkertijd, ze zegt, de Amerikaanse National Academies of Sciences, Engineering and Medicine publiceerde een uitgebreid rapport over zonne-geo-engineering waarin werd gesteld dat de urgentie van de risico's van klimaatverandering betekende dat "de VS een onderzoeksprogramma voor zonne-geo-engineering zouden moeten nastreven - in samenwerking met andere landen, onderworpen aan het bestuur, en naast een robuuste portefeuille van klimaatmitigatie- en aanpassingsbeleid." Het rapport adviseerde Amerikaanse financiering van ongeveer $ 100 miljoen - $ 200 miljoen over de eerste vijf jaar.

Muri zegt dat de belangrijkste focus van klimaatonderzoekers moet blijven op de klimaatverandering zelf, omdat de samenleving moet weten wat de effecten zullen zijn, hoe aan te passen, en hoe deze effecten te verminderen. Hoe dan ook, ze zegt, onderzoekers moeten zonne-geo-engineering bestuderen om te zien of het nuttig kan zijn als een noodmaatregel terwijl de wereld overgaat van fossiele brandstoffen.

"De vraag is of het kan bijdragen aan het verminderen van een bepaald niveau van schade door klimaatverandering voor een bepaalde periode, whilst we are trying to sort out both emissions of CO ₂ and concentrations of CO ₂ within the climate system, " she said. "Nobody sees it as a one and only solution, but it's not clear yet whether it could be helpful or not. Momenteel, there are too many unknowns and uncertainties to really say whether it's overall a good idea or a bad idea."

Robock agrees.

His group at Rutgers University is "doing research to evaluate the risks of doing solar geoengineering versus the risks of not doing it. And that's the information that governments will need in the future to decide whether or not to ever implement it, " he said. "I spend millions of dollars of taxpayer money to do my research. And if I find a danger to society, it's my obligation to warn people about it."

A cooler Earth but potentially changed monsoons

Robock's group is looking at the benefits and risks of using stratospheric aerosols to cool the planet, which emulate a volcanic eruption.

"Benefit number one would be, if you could do it, you would reduce global warming, and many of its risks, " Robock said. "We know that if you could get the aerosols up there, it would work because it doesn't involve creating or affecting clouds in the troposphere, it's just putting a shield up there to reflect sunlight."

Researchers know that big volcanic eruptions, like the 1991 eruption of Mount Pinatubo, cooled the Earth. But these natural solar geoengineering experiments have also given them the ability to observe other pitfalls, Robock said.

"We know that there were other things that were not so good; (the eruption) destroyed ozone, " he said. "And you actually get a huge reduction of monsoon rainfall. We observed that after Mount Pinatubo."

Volcanic eruptions only cause the Earth to cool for a year or two, because the aerosols eventually dissipate. Echter, if stratospheric aerosols were to be used as solar geoengineering to cool the Earth, their use could alter monsoon rainfall for a much longer period, which could result in famine, Robock said.

Some modeling has shown that solar geoengineering could in fact have less of an impact on monsoons than global warming, but nevertheless, the issue illustrates just how difficult making these predictions are.

Who decides?

Then there are issues such as insect-borne diseases, like malaria, Muri points out. How would solar geoengineering affect mosquito populations and the potential spread of malaria?

And what if a failure to cut CO ₂ emissions and reduce global warming results in devastating heat waves, where thousands of people die? Is that enough to outweigh other negatives?

"There are still so many areas where we don't know enough, " ze zei.

Eindelijk, there are areas that are far outside of what climate scientists who study the physical effects of climate change can predict. The biggest question is who decides what the temperature of the planet should be?

The political decision making surrounding solar geoengineering is daunting, if you consider the difficulty the nations of the world have already had in trying to agree to curb CO ₂ uitstoot, Muri said.

"How would one deal with geoengineering in terms of geopolitics and governance?" Muri said. "We need to develop regulations. Who sets the thermostat and how would you go about agreeing on something like that?"

In a companion piece to Muri and her colleague's article on geoengineering and agriculture, Ben Kravitz, an assistant professor at Indiana University's Earth and Atmospheric Sciences Department, summed it up like this.

"Agriculture is one important piece in our understanding of the effects of climate engineering, " he wrote. "Gaining a better picture of the impacts of climate engineering requires looking at numerous effects in addition to food supply, including water security, geopolitics, and environmental justice…. It is important to figure out whether climate engineering would ultimately be more or less risky than climate change (and to whom)."

What is solar geoengineering?

Researchers are studying a number of engineering approaches as possible methods for cooling the planet. The three described here have been identified by a March report by the US National Academies of Sciences, Engineering and Medicine as meriting further study. The three approaches either rely on controlling the amount of sunlight reaching the Earth, or reducing the amount of heat trapped by the atmosphere.

Stratospheric aerosol injection

This technique requires injecting aerosol particles, like sulfates or pre-cursor gases, like sulfur dioxide, into the stratosphere, which is the layer of air 10 to 50 km above the Earth's surface. Most studies are looking at placing aerosols at about 20 km above the Earth, where the particles scatter and reflect solar radiation to cool the planet. This technique mimics what happens with large volcanic eruptions. When Mount Pinatubo erupted in 1991, it sprayed 15 to 20 megatons of sulfur dioxide into the atmosphere, which cooled the Earth by about 0.4 degrees Celsius for two years. Momenteel, echter, there are no planes capable of flying into the stratosphere to do this.

Cirrus cloud thinning

This technique involves spraying chemicals into cirrus clouds, at about 6-13 km above the Earth's surface, to cause them to thin or disappear. The clouds trap heat, so thinning them or reducing them cools the planet by allowing heat to escape the atmosphere. The challenge for this technique is that cirrus clouds are in the region of the atmosphere where jets fly, which could make implementing this measure difficult.

Marine cloud brightening

This approach would add particles to low laying liquid clouds over the ocean to make them thicker and more reflective, which would cool the Earth, if it did not have side effects on other clouds. This mimics what happens now under certain conditions when ships spew pollution into the atmosphere. The effect only works for a few days, and sea salt could be sprayed up from the ocean to seed the clouds.