De meeste huidige aandacht gaat uit naar geo-engineering op zonne-energie, een strategie waarbij zonlicht van de aarde wordt gereflecteerd om de aarde af te koelen. Hoeveel weten we ervan en de risico's ervan? En waar moeten we het vandaan halen?

Waarom de groeiende steun voor onderzoek naar geo-engineering op zonne-energie?

Jarenlang werd al het geo-engineeringonderzoek door veel wetenschappers en experts ontmoedigd, uit angst dat het een excuus zou zijn om de uitstoot niet terug te dringen. Sommige rechtse politici, zoals Newt Gingrich, propageerden het als een manier om de opwarming van de aarde terug te dringen zonder de uitstoot te hoeven verminderen. Geo-engineeringonderzoek is ook controversieel omdat er veel onzekerheden waren en nog steeds zijn over de mogelijke effecten ervan op het klimaatsysteem en de ecosystemen.

Niettemin roepen James Hansen, directeur van het Program on Climate Science, Awareness and Solutions aan de Columbia's Climate School, die het Congres in 1988 voor het eerst waarschuwde voor de risico's van klimaatverandering, en een groep van meer dan zestig wetenschappers op tot meer onderzoek naar geo-engineering op zonne-energie.

Bovendien ondersteunen de Amerikaanse National Academy of Sciences, het Environmental Defense Fund, de Natural Resources Defense Council en de Union of Concerned Scientists allemaal onderzoek naar geo-engineering op zonne-energie. In een rapport van het Witte Huis uit 2022 werd ook krachtige steun voor het onderzoek uitgesproken.

Experts zeggen dat de steun voor onderzoek groeit omdat de mensheid niet snel genoeg doet om de CO2-uitstoot terug te dringen om ernstige en verslechterende gevolgen voor het klimaat te voorkomen. Als gevolg van regelgeving op het gebied van de luchtkwaliteit heeft een afname van de uitstoot van zwaveldioxide-aerosolen door kolencentrales en de scheepvaart, die de aarde hielpen beschermen tegen zonnestraling, geresulteerd in een snellere opwarming van de aarde dan eerder werd verwacht, volgens een nieuwe studie van Hansen en collega's. Ze voorspellen dat de opwarming tegen het einde van dit decennium de 1,5°C en tegen 2050 de 2°C zal overschrijden, wat rampzalige gevolgen voor het klimaat zou kunnen hebben.

De potentieel catastrofale gevolgen voor het klimaat en de mogelijkheid om klimaatomslagpunten te passeren, zoals het ontdooien van de permafrost in het Noordpoolgebied of het afsterven van het Amazoneregenwoud, zouden het gebruik van ooit ondenkbare strategieën noodzakelijk kunnen maken.

In een open brief zeiden de zestig wetenschappers dat vanwege deze ernstige risico's en de mogelijkheid dat een wanhopig land op een dag zijn toevlucht zal nemen tot geo-engineering op zonne-energie, dit zo snel mogelijk rigoureus moet worden bestudeerd, waarbij zowel de voor- als de nadelen duidelijk moeten worden beoordeeld. /P>

Het meeste onderzoek naar strategieën voor geo-engineering op zonne-energie is momenteel gericht op stratosferische aërosolinjectie (SAI, ook wel zonnestralingsbeheer of SRM genoemd) en het ophelderen van mariene wolken; andere strategieën zijn onder meer het dunner worden van cirruswolken en het gebruik van spiegels of parasols.

Injectie van aerosol op zonne-energie

Nadat de berg Pinatubo op de Filippijnen in 1991 uitbarstte en 20 miljoen ton zwaveldioxide de stratosfeer in stuurde, koelde de aarde met 0,5°C af. Wanneer zwaveldioxide de atmosfeer binnendringt, reageert het met waterdamp en vormt het druppeltjes:aërosolen die zonlicht van de aarde af reflecteren. SAI zou het effect van Pinatubo nabootsen door zwaveldioxide in de stratosfeer te schieten om tijdelijk zonlicht te blokkeren.

Het Solar Geoengineering Research Program van Harvard beweert dat SAI de temperatuur van het zeeoppervlak zou kunnen verlagen, wat de risico's van koraalverbleking zou verminderen, de beweging van soorten naar koelere gebieden zou vertragen en het verlies van zee-ijs en het smelten van gletsjers zou verminderen. De resultaten zouden snel zijn en mensen meer tijd geven om de CO2-uitstoot terug te dringen en over te stappen op hernieuwbare energie.

Maar in tegenstelling tot CO₂ verwijdering, een veelzijdige geo-engineeringstrategie die meer acceptatie heeft, vermindert geo-engineering op zonne-energie de CO₂ niet in de atmosfeer. Het zou niets doen om de verzuring van de oceaan aan te pakken, die de mariene ecosystemen schaadt, omdat de oceaan 25% van de CO₂ absorbeert. mensen stoten uit, waardoor de chemie ervan verandert.

Bovendien is een abrupt gebruik van SAI mogelijk niet effectief genoeg om veranderingen veroorzaakt door een opwarmende diepe oceaan, zoals de vertraging van de Atlantische meridionale kanteling, volledig te verhelpen, blijkt uit een recente studie. Andere problemen veroorzaakt door een opwarmende diepe oceaan, waaronder veranderde weerpatronen, stijging van de zeespiegel en verzwakte stromingen, zouden ook blijven bestaan.

De onzekere gevolgen van SAI

Omdat er geen internationaal bestuur bestaat voor geo-engineering op zonne-energie, bestaat er sterke weerstand tegen de grootschalige inzet van SAI. Bijna al het geo-engineeringonderzoek op zonne-energie is gedaan met behulp van computermodellen, dus niemand weet precies wat er zou kunnen gebeuren als het op planetaire schaal zou worden ingezet.

Degenen die tegen het voortschrijdende SAI-onderzoek zijn, maken zich zorgen over de potentiële en onzekere gevolgen ervan voor het klimaat en de ecosystemen die uit modellering zijn gebleken. Studies tonen aan dat SAI de ozonlaag in de stratosfeer zou kunnen verzwakken, neerslagpatronen zou kunnen veranderen en de landbouw, ecosysteemdiensten, het zeeleven en de luchtkwaliteit zou kunnen beïnvloeden.

Bovendien zouden de gevolgen en risico’s variëren afhankelijk van hoe en waar het wordt ingezet, het klimaat, de ecosystemen en de bevolking. Naast variaties in de inzet kunnen ook kleine veranderingen in andere variabelen, zoals de grootte van de aërosoldruppeltjes, hun chemische reactiviteit en de snelheid van hun reacties met ozon, andere resultaten opleveren.

NOAA, Cornell en Indiana University hebben bijvoorbeeld een aantal inzetstrategieën bestudeerd door een model te gebruiken dat de hoeveelheid zwaveldioxide varieerde die in de stratosfeer werd geïnjecteerd en ook waar het werd geïnjecteerd. De resultaten toonden lagere oppervlaktetemperaturen aan, maar ook een vermindering van de ozonlaag boven Antarctica en gevolgen voor grootschalige circulatiepatronen en regionaal weer.

Twaalf andere modellen voorspelden dat als er voldoende SAI zou worden ingezet om de opwarming van de verviervoudigde CO₂ te compenseren , zouden delen van de tropen elk jaar 5% tot 7% ​​minder neerslag kunnen krijgen vergeleken met pre-industriële tijden, wat schade zou kunnen veroorzaken aan gewassen en regenwouden.

Eén model gaf aan dat SAI die boven de Indische Oceaan wordt ingezet om de neerslag in de door droogte geteisterde Sahel in Noord-Afrika te vergroten, uiteindelijk de droogte naar landen in Oost-Afrika zou duwen. En uit een onderzoek uit 2022 bleek dat SAI malaria zou kunnen verplaatsen van hooglandgebieden in Oost-Afrika naar laaglandgebieden in Zuid-Azië en Afrika bezuiden de Sahara naarmate het koeler werd.

Volgens Gernot Wagner, medeoprichter van het Solar Geoengineering Research Program van Harvard en momenteel klimaateconoom aan de Columbia Climate School, zijn de belangrijkste en bepalende variabelen voor modellering hoe hoog in de stratosfeer en waar specifiek SAI wordt ingezet. Wagner zei dat als slechts één halfrond wordt afgekoeld, je ‘gekke resultaten’ krijgt, zoals het uitschakelen van de Indiase moesson.

"De wetenschap heeft zich min of meer verenigd rond het idee dat je ergens tussen plus en min 15 graden van de evenaar wilt worden ingezet. En waar je ook rond de evenaar bent, je wilt hetzelfde naar het noorden doen als naar het zuiden, " hij zei. "Het maakt niet uit welke lengtegraad, want het zal zich wereldwijd verspreiden.

“Over het algemeen zijn de honderden klimaatmodellen het erover eens dat [als SAI op deze manier wordt ingezet] je min of meer een uniform mondiaal effect hebt. Dat betekent dat de meeste dingen die we kunnen meten – temperaturen, beschikbaarheid van water, extreme temperaturen, extreme neerslag – komt dichter bij het pre-industriële niveau met geo-engineering op zonne-energie dan zonder.”

Wagner citeerde een artikel van Harvard waarin een versie van geo-engineering op zonne-energie werd gemodelleerd met een langzame stijging om de opwarming te halveren. "Als het op deze geïdealiseerde manier wordt gemodelleerd, lijkt geo-engineering op zonne-energie deze eerlijk gezegd verrassende nettovoordelen te hebben:de voordelen hebben de kosten zo veel in de schaduw gesteld", zei hij. "Het is bemoedigend op een manier die mij doet geloven dat het de moeite waard is om onderzoek te blijven doen."

Wat zou er nodig zijn voor een SAI-implementatie?

In 2011 schatten David Keith, medeoprichter van het Solar Geoengineering Research Program van Harvard en nu verbonden aan de Universiteit van Chicago, en atmosferische wetenschapper Ken Caldeira dat hiermee 10% van de opwarming, veroorzaakt door een verdubbeling van CO_{2 Op hetzelfde niveau als in het pre-industriële tijdperk zouden er gedurende tien jaar jaarlijks enkele honderdduizenden tonnen zwaveldioxide geïnjecteerd moeten worden. Om de opwarming aanzienlijk te vertragen of om te keren zou SAI jaarlijks miljoenen tonnen zwaveldioxide nodig hebben.}

Momenteel kunnen slechts enkele onderzoeksvliegtuigen op de noodzakelijke hoogte opereren omdat de atmosfeer zo dun is en bovendien niet in staat zijn zoveel tonnen zwaveldioxide te vervoeren. Dit betekent dat er een nieuwe vloot van vliegtuigen op grote hoogte moet worden gebouwd die speciaal voor dit doel zijn ontworpen; het creëren van deze vloot kan tien jaar of langer duren. Als de vliegtuigen eenmaal gebouwd zijn, zou SAI jaarlijks 18 miljard dollar per graad koeling kunnen kosten.

Hoewel dat als veel geld klinkt, zei Wagner dat de kosten minuscuul zijn vergeleken met de potentiële sociale voordelen. Maar omdat de baten zoveel groter zijn dan de kosten, wat ons normaal gesproken tot de conclusie zou brengen dat we hals over kop op SAI moeten ingaan, is een kosten-batenanalyse niet het juiste criterium voor het nemen van beslissingen over SAI. In plaats daarvan zei hij:"Het gaat erom de risico's van een regelrechte klimaatverandering – de wereld waar we naartoe gaan – af te wegen tegen de risico's van een wereld die ook rekening houdt met geo-engineering op zonne-energie.

‘Maar zelfs als de risico’s groot zijn, zelfs als de onzekerheden over het klimaat zo groot zijn dat al het andere in het niet valt, zou het ons ook moeten helpen, aangezien het waar lijkt te zijn dat geo-engineering op zonne-energie ons dichter bij pre-industriële niveaus van de mondiale gemiddelde temperatuur brengt. verzacht en begrijp deze risico's en onzekerheden", aldus Wagner.

Als SAI eenmaal begonnen is, zou het nog een paar decennia moeten voortduren als we erin slagen onze uitstoot terug te dringen, of misschien wel eeuwen of millennia als we dat niet doen. Maar als SAI plotseling zou worden gestopt, zou de planeet een beëindigingsschok kunnen ervaren – wanneer de temperaturen terugkeren naar het niveau dat ze zonder SAI zouden hebben bereikt. Omdat SAI de uitstoot van broeikasgassen niet zou verminderen, maar alleen het opwarmingseffect ervan zou maskeren, zouden de emissies zich in de atmosfeer blijven ophopen.

Op dit moment warmt de planeet geleidelijk op. Een plotselinge opwarming zou catastrofaal zijn omdat ecosystemen en mensen minder tijd zouden hebben om zich aan te passen. En hoe sneller het klimaat verandert, hoe groter het risico op onvoorziene gevolgen. Natuurrampen, terroristische aanslagen of politieke agressie kunnen allemaal een mogelijke beëindigingsschok veroorzaken.

Kleine SAI-experimenten

Er worden steeds meer SAI-experimenten in kleine veldjes uitgevoerd die onderzoekers in staat stellen het gedrag van aerosolen, de chemische reacties, de monitoringmogelijkheden en de manier waarop ozon wordt beïnvloed beter te begrijpen.

In 2021 plande Harvard een kleine veldproef, wat het eerste experiment in de stratosfeer zou zijn geweest. Het Stratospheric Controlled Perturbation Experiment (SCoPEx) zou een zelfrijdende ballon de lucht in hebben gelanceerd, waarbij een halve kilo sulfaat vrijkwam – dat van nature in de natuur voorkomt – en vervolgens zou monitoren hoe de deeltjes zich verspreidden en hoeveel zonlicht er door werd gereflecteerd.

De testlancering in Zweden werd geannuleerd vanwege bezwaren van de lokale Saami-inheemse bevolking en milieugroeperingen die vreesden dat SAI "risico's van catastrofale gevolgen met zich meebrengt."

Britse onderzoekers lanceerden in 2021 en 2022 verschillende ballonnen. Bij de lancering in 2022 van een weerballon op grote hoogte kwam een ​​paar honderd gram zwaveldioxide vrij in de stratosfeer, met als doel het ballonsysteem te testen.

Ondertussen zegt Make Sunsets, een startend bedrijf, dat het 52 ballonnen heeft gelanceerd en "16.141 tonjaar aan opwarming heeft geneutraliseerd". Het verkoopt ‘koelingscredits’ voor $ 10, die, zo beweert het bedrijf, elk het opwarmingseffect van één ton CO₂ zullen compenseren voor een jaar. In 2023 voerde Make Sunsets twee ongeoorloofde lanceringen uit waarbij zwaveldioxide vrijkwam in Mexico, wat ertoe leidde dat de Mexicaanse regering geo-engineering op zonne-energie verbood.

Mariene wolken worden helderder

Marine Cloud Brightening (MCB) zou zeezoutaërosolen in de atmosfeer verspreiden om stratocumuluswolken te creëren die het zonlicht reflecteren. Zeezoutaërosolen zijn sterk reflecterend, trekken watermoleculen aan en houden wolken langer aan de hemel dan normaal. Terwijl zoute aërosolen van nature voorkomen als de wind ze uit de oceaan opblaast, zou MCB ze uit een drijvend schip genereren en ze de atmosfeer in sturen. MCB zou van nature gelokaliseerd zijn. Sommige wetenschappers beweren dat het gebruik van MCB in slechts 5% van de oceanen in de wereld de gevolgen van de opwarming van de aarde zou kunnen compenseren.

De Great Barrier Reef Foundation heeft onderzoek gedaan naar MCB terwijl het rif voor de vijfde keer in acht jaar tijd massaal verbleekt. Het rif loopt het grootste risico om te verbleken als het warm weer is en er weinig bewolking is. Onderzoekers gebruikten een zeezoutsproeier op een schip dat zeewater opzoog, vernevelde en microscopisch kleine zeezoutkristallen de lucht in schoot. Uit het modelonderzoek bleek dat de sproeiers weken tot maanden zouden moeten werken, waarbij het water geleidelijk zou moeten afkoelen.

Onlangs heeft een groep atmosferische wetenschappers een MCB-onderzoeksprogramma voorgesteld, inclusief modellering, laboratoriumstudies en veldexperimenten. Onderzoekers van de Universiteit van Washington, die ook een MCB-project uitvoeren, schatten dat het tien jaar zal duren voordat ze genoeg weten om MCB op voldoende grote schaal uit te proberen om de planeet af te koelen.

Onzekerheden over MCB

Grootschalige MCB’s die ernstige gevolgen voor het klimaat kunnen compenseren, kunnen echter ook klimaat- en weerpatronen veranderen. Een onderzoeker van UC Santa Barbara ontdekte dat hoewel MCB de temperatuur snel zou kunnen verlagen, het ook ENSO zou onderdrukken, de El Niño-Zuidelijke Oscillatie die de mondiale weerpatronen beïnvloedt. MCB zou ervoor kunnen zorgen dat de La Niña-fase van ENSO aanhoudt, wat het zuiden van de VS heter en droger zou maken en de orkaanactiviteit in de Atlantische Oceaan zou vergroten. Het onderzoek suggereerde dat MCB ook de opwarming van de aarde in Indonesië en Noord-Australië zou kunnen vergroten.

Vanwege onzekerheid over de effecten van MCB hebben 101 landen als partij bij de Conventie en het Protocol van Londen (internationale verdragen die het dumpen van afval in zee reguleren) een verklaring ondertekend waarin staat dat andere activiteiten op het gebied van mariene geo-engineering dan wetenschappelijk onderzoek moeten worden uitgesteld.

Andere geo-engineeringstrategieën voor zonne-energie

Cirruswolk wordt dunner

Cirruswolken op grote hoogte bestaan ​​uit ijskristallen en reflecteren dus zonlicht, maar zorgen ook voor opwarming omdat ze de warmte vasthouden die van het aardoppervlak afstraalt. Bij het dunner worden van cirruswolken worden deeltjes zilverjodide in de wolken gespoten op een hoogte van 4.500 tot 9.000 meter. Dit zorgt ervoor dat de ijskristallen in de cirruswolken groter worden, zodat ze uit de atmosfeer vallen.

Hoe minder en dunnere cirruswolken er overblijven, zouden minder straling van de aarde opvangen. De risico's van het dunner worden van cirruswolken worden nog niet volledig begrepen, en sommige onderzoekers zijn bezorgd dat dit gevolgen kan hebben voor de regionale en seizoensgebonden neerslag.

Zonneschermen

Sommige wetenschappers onderzoeken de mogelijkheid om een ​​gigantisch zonnescherm naar een punt tussen de aarde en de zon te sturen om de zonnestraling te blokkeren. Een MIT-groep onderzoekt het creëren van een soort 'ruimtebubbels', terwijl onderzoekers van de Universiteit van Hawaï overwegen een enorm zonneschild aan een asteroïde te koppelen.

Israëlische onderzoekers ontwerpen een klein prototype van een groep parasols die de zon niet volledig blokkeren, maar juist verspreiden. Anderen hebben in het verleden soortgelijke strategieën voorgesteld. Maar de Franse wetenschapper Susanne Baur, die de modificatie van zonnestraling bestudeert, zegt dat de zonneschermstrategie te duur zou zijn, te gemakkelijk zou worden beschadigd door ruimterotsen en te lang zou duren om te implementeren.

De behoefte aan geo-engineeringbeheer

Er bestaat momenteel geen internationaal, nationaal of staatskader dat geo-engineering regelt. Als gevolg hiervan is een zorgelijk toekomstscenario dat de klimaateffecten in een bijzonder kwetsbaar land zo ernstig zullen zijn dat het zijn toevlucht zal nemen tot het op eigen kracht inzetten van SAI voordat de wereld er klaar voor is. Dit zou politieke instabiliteit kunnen veroorzaken of vergelding kunnen uitlokken van andere landen die eronder lijden.

Een ander mogelijk scenario is dat een individu of een startup besluit om zelf met geo-engineering te experimenteren. Tegenwoordig hoeft iedereen die in de VS aërosolen de lucht in wil schieten, tien dagen van tevoren een formulier van één pagina in te vullen voor het Ministerie van Handel en de NOAA.

Het is van cruciaal belang voor de wereldgemeenschap om een ​​internationale bestuursstructuur voor geo-engineering op zonne-energie op te zetten. Maar omdat dit zo'n ontmoedigende en complexe onderneming is, maken veel landen, organisaties en wetenschappers er bezwaar tegen om het onderzoek zelfs maar vooruitgang te laten boeken.

In 2010 werd een mondiaal de facto moratorium ingesteld op grootschalige geo-engineering, inclusief geo-engineering op zonne-energie. Onlangs werd een motie om een ​​onderzoeksgroep bijeen te roepen om de mogelijke toepassingen, risico’s en ethische overwegingen van geo-engineering op zonne-energie te bestuderen, verworpen door afgevaardigden van de VN-Milieuvergadering. Het panel zou bestaan ​​uit deskundigen van het UNEP en internationale wetenschappelijke organisaties.

Omdat de motie het bestaande moratorium mogelijk had ondermijnd, hebben de landen in Afrika, de Stille Oceaan en Latijns-Amerika, die kwetsbaarder zijn voor de gevolgen van het klimaat, het echter geblokkeerd. In 2022 ondertekenden 500 wetenschappers van over de hele wereld een oproep voor een internationale niet-gebruiksovereenkomst inzake geo-engineering op zonne-energie, waarin werd bepaald dat er geen overheidsfinanciering, geen experimenten in de open lucht, geen patenten, geen inzet en geen steun in internationale organisaties zou zijn.

Wagner is van mening dat een moratorium op de inzet van geo-engineering op zonne-energie noodzakelijk is, maar dat het onderzoek moet worden voortgezet. "In principe zegt u dat er geen inzet boven een bepaalde omvang mag plaatsvinden, en geeft u toestemming dat het onderzoek tot dat punt doorgaat", zei hij. Om ervoor te zorgen dat deze richtlijnen worden gevolgd, zijn formele, wettelijke, regelgevende bestuursovereenkomsten op hoog niveau nodig om onderzoek naar geo-engineering op zonne-energie te begeleiden.

Wagner zou ook graag een organisatie voor geo-engineering op zonne-energie zien met een massaal gefinancierd onderzoeksprogramma dat de belangrijke vragen op een rationele manier probeert te beantwoorden, en dat het onderzoek transparant maakt om beleidskeuzes te informeren die uiteindelijk door democratisch gekozen leiders zouden moeten worden gemaakt.

"Als je op een semi-rationele manier naar de gevolgen van stralingsforcering van het klimaat kijkt, zou je tot de conclusie moeten komen dat een zekere mate van geo-engineering op zonne-energie deel zou moeten uitmaken van het klimaatbeleidsportfolio, omdat het helpt de rand van een regelrechte klimaatverandering weg te nemen," zei Wagner. De portefeuille moet "het terugdringen van CO₂ omvatten emissies in de eerste plaats, evenals aanpassing.” Maar hij voegde eraan toe:“SAI-technologie zal hier niet de enige redder zijn. Dat is volkomen duidelijk."

Aangeboden door State of the Planet

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan het Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.