Jump to content

Арктическая геоинженерия

Покрытие арктического морского льда в 2007 году по сравнению с 2005 годом, а также по сравнению со средним показателем за 1979-2000 годы.

Арктическая геоинженерия – это тип климатической инженерии , при котором полярными климатическими системами намеренно манипулируют, чтобы уменьшить нежелательные последствия изменения климата . В качестве предлагаемого решения проблемы изменения климата арктическая геоинженерия является относительно новой и еще не реализована в больших масштабах. Он основан на том принципе, что альбедо Арктики играет важную роль в регулировании температуры Земли и что существуют крупномасштабные инженерные решения, которые могут помочь поддерживать альбедо полушария Земли. [1] По мнению исследователей, прогнозы исчезновения морского льда , скорректированные с учетом недавнего быстрого сокращения Арктики , указывают на то, что Арктика, скорее всего, освободится от летнего морского льда где-то между 2059 и 2078 годами. [2] Сторонники арктической геоинженерии считают, что методы климатической инженерии можно использовать, чтобы предотвратить это. [2] [ нужен лучший источник ]

Предлагаемые в настоящее время методы арктической геоинженерии включают использование сульфатных аэрозолей для отражения солнечного света, [ нужна ссылка ] закачивание воды для замерзания на поверхности и использование полых стеклянных микросфер для увеличения альбедо. Эти методы широко обсуждаются и вызывают критику со стороны некоторых исследователей, которые утверждают, что эти методы могут быть неэффективными, контрпродуктивными или приводить к непредвиденным последствиям. [3]

Основной целью геоинженерии с 19 по середину 20 века было создание дождя для использования в ирригации или в качестве наступательных военных действий. [4] В 1965 году администрация Джонсона в США опубликовала доклад, в котором основное внимание геоинженерии было уделено изменению климата. [4] Некоторые из первых планов геоинженерии в Арктике появились на конференции НАСА 2006 года по теме «Управление солнечной радиацией», на которой астрофизик Лоуэлл Вуд выдвинул предложение бомбардировать арктическую стратосферу сульфатами для создания ледяного покрова. [5] С тех пор были предложены и другие методы арктической геоинженерии, включая использование полых стеклянных микросфер. [6] [3]

Мотивация

[ редактировать ]

Арктики Альбедо играет важную роль в регулировании количества солнечной радиации, поглощаемой поверхностью Земли. [1] С исчезновением арктического морского льда и недавним средним потемнением арктического альбедо Арктика стала менее способна отражать солнечную радиацию и, таким образом, охлаждать поверхность Земли. [1] Увеличение солнечной радиации вызывает повышение температуры поверхности и приводит к возникновению петли положительной обратной связи , при которой арктический лед тает, а альбедо еще больше снижается. [5] Такая петля обратной связи может привести к тому, что температура превысит переломный момент , что приведет к определенным необратимым климатическим эффектам домино. Это известно как петля обратной связи по альбедо льда . [5]

Отступление морского льда в Арктике усугубляется выбросом метана, парникового газа, который хранится в арктической вечной мерзлоте в виде клатрата метана . [7] Избыточный метана в атмосферу может привести к возникновению еще одной петли положительной обратной связи, в которой температура продолжит расти, а арктический морской лед начнет таять. выброс [8] При нынешних темпах таяния, если глобальная температура поднимется на 3°C выше доиндустриального уровня, верхние слои вечной мерзлоты в Арктике могут таять со скоростью 30-85% и вызвать климатическую чрезвычайную ситуацию. [8] [ нужны разъяснения ] за В четвертом оценочном отчете МГЭИК 2007 год говорится, что «по некоторым прогнозам, арктический морской лед в конце лета почти полностью исчезнет ко второй половине XXI века». [8] [ нужно обновить ] Однако с тех пор арктический морской лед в конце лета значительно отступил, достигнув рекордно низкой площади поверхности в 2007 году, а затем немного восстановился в 2008 году. [8] [ нужно обновить ] Климатическая инженерия была предложена для предотвращения или обращения вспять переломных событий в Арктике, в частности, чтобы остановить отступление морского льда. [9]

Сторонники арктической геоинженерии полагают, что это может быть одним из способов стабилизации хранения углерода в Арктике. [9] Арктическая вечная мерзлота содержит около 1700 миллиардов метрических тонн углерода, что примерно в 51 раз превышает количество углерода, которое было выброшено во всем мире в виде выбросов ископаемого топлива в 2019 году. [10] Вечная мерзлота в Северном полушарии также содержит примерно в два раза больше углерода, чем атмосфера, а температура арктического воздуха за последние несколько десятилетий выросла примерно в шесть раз больше, чем в среднем по миру. [9] Арктические экосистемы более чувствительны к изменениям климата и могут внести значительный вклад в глобальное потепление , если арктический морской лед продолжит таять такими же темпами. [9] Предотвращение дальнейшей потери льда важно для контроля климата, поскольку арктический лед помогает регулировать глобальную температуру, удерживая сильные парниковые газы, такие как метан и углекислый газ, которые удерживают тепло в атмосфере Земли. [9]

Сторонники полагают, что методы геоинженерии могут быть применены в Арктике для защиты существующего морского льда и содействия дальнейшему наращиванию льда за счет увеличения производства льда, уменьшения попадания солнечной радиации на поверхность льда и замедления таяния льда. [9] [11] Различные предлагаемые методы восстановления арктического льда различаются по стоимости и сложности, причем некоторые из более интенсивных методов требуют значительных экономических инвестиций и сложных инфраструктурных систем. [11] Одним из предлагаемых методов увеличения альбедо Земли является введение сульфатных аэрозолей в стратосферу. [11] Другие предлагаемые геоинженерные методы восстановления арктического льда включают закачку морской воды поверх существующего арктического морского льда и покрытие арктического морского льда небольшими полыми стеклянными сферами. [11] [10]

Предлагаемые методы

[ редактировать ]

Стратосферные сульфатные аэрозоли

[ редактировать ]

Идея впрыскивания сульфатных аэрозолей в стратосферу возникла в результате моделирования извержений вулканов. [9] Сульфатные частицы, обнаруженные в атмосфере, помогают рассеивать солнечный свет, что увеличивает альбедо и теоретически приводит к более прохладному климату на Земле. [9]

Калдейра и Вуд проанализировали эффект климатической инженерии в Арктике с использованием стратосферных сульфатных аэрозолей . [12] Он обнаружил, что среднее изменение температуры Земли на единицу альбедо не зависит от широты, поскольку обратные связи климатической системы сильнее проявляются в районах высоких широт; где отражается меньше солнечного света. [12]

Создание более толстого морского льда

[ редактировать ]

Было предложено активно расширять полярную ледяную шапку путем распыления или закачки воды на ее вершину, что привело бы к образованию более толстого морского льда. [13] [14] [15] Преимущество этого метода заключается в том, что повышенное содержание соли в тающем льду будет способствовать усилению нисходящих течений при повторном таянии льда. [16] Часть льда в море представляет собой замороженную морскую воду. Другой лед поступает из ледников, образующихся из уплотненного снега, и, таким образом, представляет собой пресноводный лед.

Предлагаемый метод создания более толстого морского льда заключается в использовании водяных насосов с приводом от ветра. Эти насосы содержат буй, к которому прикреплена ветряная турбина, которая передает энергию ветра для питания насоса. [17] К бую также прикреплен резервуар для хранения и спуска воды по мере необходимости. [17] Теоретически, если в нужный момент накачать 1,3 метра воды поверх льда, толщина льда может увеличиться на 1,0 метра. [17] Целью этого насоса является увеличение толщины льда энергоэффективным способом. [17] Насосы, приводящие в движение энергию ветра, успешно использовались на Южном полюсе для увеличения толщины льда. [17]

Стеклянные бусины для увеличения альбедо.

[ редактировать ]

Ice911, некоммерческая организация, целью которой является уменьшение изменения климата, провела эксперимент в лаборатории. [6] Они обнаружили, что размещение отражающего материала на поверхности льда увеличивает его альбедо. [6] Причина этого открытия заключается в том, что повышение отражательной способности поверхности льда увеличивает его способность отражать солнечный свет и, следовательно, снижает температуру на поверхности льда. [6] Из использованных материалов Ice911 обнаружил, что стекло не только эффективно повышает альбедо льда, но также экономически целесообразно и экологически безопасно. [18] Затем команда двинулась дальше и провела полевые испытания в Калифорнии, Миннесоте и на Аляске. [18] Во всех местах полевых испытаний альбедо было увеличено у льда, на поверхность которого были насыпаны стеклянные шарики, по сравнению со льдом, на поверхность которого не были добавлены стеклянные шарики. [18] Результаты показывают, что стеклянные бусины, помещенные поверх льда, увеличили отражательную способность льда. [18]

Снижение солености воды

[ редактировать ]

Снижение солености океанской воды приводит к тому, что она становится менее плотной, что, в свою очередь, приводит к изменению океанских течений . [19] [20] По этой причине было предложено [21] что локальное влияние на соленость и температуру Северного Ледовитого океана путем изменения соотношения тихоокеанских и речных вод, поступающих через Берингов пролив, может сыграть ключевую роль в сохранении арктического морского льда. Целью было бы добиться относительного увеличения притока пресной воды из реки Юкон , одновременно блокируя (частично) поступление теплых и соленых вод из Тихого океана. Предлагаемые варианты геоинженерии включают строительство плотины. [22] соединяющий остров Святого Лаврентия и порог под узкой частью пролива.

Ограничения и риски

[ редактировать ]

Неблагоприятные погодные условия

[ редактировать ]

Поскольку геоинженерия является относительно новой концепцией, реальных исследований последствий этих новых технологий и того, как они могут повлиять на погодные условия, экосистемы и климат в долгосрочной перспективе, не проводилось. [23] Некоторые методы арктической геоинженерии, такие как введение сульфатного аэрозоля в стратосферу для отражения большего количества солнечного света или увеличение яркости морских облаков, могут спровоцировать цепочку событий, которые могут оказаться необратимыми. [24] В случае закачки серы такие последствия могут включать закисление океана или неурожай из-за задержки выпадения осадков или уменьшения количества солнечного света, необходимого для их роста. [25] Последние эффекты аналогичны увеличению яркости морских облаков. Этот процесс включает в себя использование лодок для увеличения частиц аэрозоля морской воды в облаках, ближайших к поверхности Земли, чтобы отражать солнечный свет. [24] [26]

Быстрое истощение озона

[ редактировать ]

Нобелевский лауреат Пол Крутцен предложил метод геоинженерии, согласно которому выбросы сульфатов в нижние слои атмосферы приведут к глобальному похолоданию и теоретически помогут справиться с изменением климата. [27] Возможным недостатком этого является то, что выброс сульфатов в стратосферу может привести к истощению озона. [27] Процесс, посредством которого это работает, заключается в том, что частицы сульфата вступают в контакт с атмосферным хлором и химически изменяют их. По оценкам, эта реакция может привести к разрушению от одной трети до половины озонового слоя над Арктикой, если она вступит в силу. [27] Предлагаемая альтернатива предотвращению этого — замена сульфатов частицами кальцита. Идея состоит в том, что это материал, выбрасываемый в атмосферу во время извержения вулкана. [28] [29] [10] До сих пор не было прототипов такого эксперимента, и хотя этот метод не сможет обратить вспять ущерб, уже нанесенный окружающей среде, он может помочь уменьшить часть потенциального долгосрочного ущерба.

Эффективность отражающих частиц

[ редактировать ]

Существуют опасения по поводу эффективности использования стекла и других отражающих частиц для увеличения альбедо. [3] Исследование, проведенное Вебстером и Уорреном, показало, что эти частицы на самом деле увеличивают скорость таяния морского льда. [3] Вебстер и Уоррен утверждают, что использование стекла на новых ледяных сооружениях связано с тем, что новый лед образуется в те месяцы, когда мало солнечного света, поэтому эффективность стеклянных бусин нельзя однозначно объяснить самими бусинами. [3] Кроме того, Вебстер и Уоррен утверждают, что стеклянные шарики, использованные в исследовании, поглощали темные вещества и в целом уменьшали альбедо, что потенциально могло привести к более высокой скорости таяния морского льда.

  1. ^ Jump up to: а б с «Альбедо и климат | Центр научного образования» . scied.ucar.edu . Проверено 28 марта 2023 г.
  2. ^ Jump up to: а б Боэ, Жюльен; Холл, Алекс; Цюй, Синь (15 марта 2009 г.). «Сентябрьский ледяной покров в Северном Ледовитом океане, по прогнозам, исчезнет к 2100 году». Природа Геонауки . 2 (5). Спрингер Природа: 341–343. Бибкод : 2009NatGe...2..341B . дои : 10.1038/ngeo467 . ISSN   1752-0894 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и Вебстер, Мелинда А.; Уоррен, Стивен Г. (27 марта 2023 г.). «Региональная геоинженерия с использованием крошечных стеклянных пузырей ускорит исчезновение арктического морского льда» . Будущее Земли . 10 (10). дои : 10.1029/2022EF002815 . ISSN   2328-4277 . S2CID   252748547 .
  4. ^ Jump up to: а б Маккормик, Тай. «Геоинженерия: Краткая история» . Внешняя политика . Проверено 28 марта 2023 г.
  5. ^ Jump up to: а б с Флеминг, Джеймс Р. (2007). «Инженеры по климату» (PDF) . Ежеквартальный журнал Уилсона . Проверено 27 марта 2023 г.
  6. ^ Jump up to: а б с д Циммер, Катарина. «Смелый план по спасению арктических льдов с помощью стекла» . www.bbc.com . Проверено 28 марта 2023 г.
  7. ^ Херрманн, Виктория (25 апреля 2016 г.). «Как метан влияет на Арктику – инфографика» .
  8. ^ Jump up to: а б с д «Поскольку арктический морской лед тает, будьте осторожны с заявлениями о «чрезвычайной ситуации с метаном»» . Карбоновый бриф . 14 августа 2012 г.
  9. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Чен, Ятинг; Лю, Аобо; Мур, Джон К. (15 мая 2020 г.). «Снижение потерь углерода в вечной мерзлоте Арктики посредством геоинженерии стратосферных аэрозолей» . Природные коммуникации . 11 (1): 2430. Бибкод : 2020NatCo..11.2430C . дои : 10.1038/s41467-020-16357-8 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   7229154 . ПМИД   32415126 .
  10. ^ Jump up to: а б с «Таяние вечной мерзлоты может привести к попаданию микробов и химикатов в окружающую среду» . Лаборатория реактивного движения . 9 марта 2022 г.
  11. ^ Jump up to: а б с д Беннетт, Алек П.; Буффар, Трой Дж.; Бхатт, Ума С. (25 мая 2022 г.). «Сокращение морского льда в Арктике и геоинженерные решения: каскадная безопасность и этические соображения» . Проблемы . 13 (1): 22. дои : 10.3390/challe13010022 . ISSN   2078-1547 .
  12. ^ Jump up to: а б Кальдейра, К.; Вуд, Л. (13 ноября 2008 г.). «Глобальная и арктическая климатическая инженерия: исследования численного моделирования» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 366 (1882). Королевское общество: 4039–4056. Бибкод : 2008RSPTA.366.4039C . дои : 10.1098/rsta.2008.0132 . ISSN   1364-503X . ПМИД   18757275 .
  13. ^ Уоттс, Роберт Г. (1997). «Криосферные процессы» . Инженерный ответ на глобальное изменение климата: планирование программы исследований и разработок . ЦРК Пресс. п. 419. ИСБН  978-1-56670-234-8 . Архивировано из оригинала 30 апреля 2021 года . Проверено 9 ноября 2018 г.
  14. ^ Рена Мари Паселла (29 июня 2007 г.). «Методы клейкой ленты для спасения Земли: повторное замораживание Арктики» . Популярная наука . Архивировано из оригинала 6 января 2013 года . Проверено 4 марта 2009 г.
  15. ^ «Команда АГУ предлагает восстановить арктические льды с помощью 10 миллионов ветряных мельниц» . Университет штата Аризона. 22 декабря 2016 г. Архивировано из оригинала 29 июля 2018 г. Проверено 29 июля 2018 г.
  16. ^ С. Чжоу; ПК Флинн (2005). «Геоинженерия нисходящих океанских течений: оценка затрат». Климатические изменения . 71 (1–2): 203–220. Бибкод : 2005ClCh...71..203Z . дои : 10.1007/s10584-005-5933-0 . S2CID   154903691 .
  17. ^ Jump up to: а б с д и Деш, Стивен Дж.; Смит, Натан; Гроппи, Кристофер; Варгас, Перри; Джексон, Ребекка; Кальян, Ануша; Нгуен, Питер; Пробст, Люк; Рубин, Марк Э.; Синглтон, Хизер; Спейсек, Александр; Труитт, Аманда; Зо, Пай Пай; Хартнетт, Хилари Э. (19 декабря 2016 г.). «Управление арктическими льдами: УПРАВЛЕНИЕ АРКТИЧЕСКИМ ЛЬДОМ» . Будущее Земли . 5 (1): 107–127. дои : 10.1002/2016EF000410 . S2CID   133195273 .
  18. ^ Jump up to: а б с д Филд, Л.; Иванова Д.; Бхаттачарья, С.; Млакер, В.; Шольц, А.; Декка, Р.; Манзара, А.; Джонсон, Д.; Христодулу, Э.; Уолтер, П.; Катури, К. (21 мая 2018 г.). «Увеличение альбедо арктического морского льда с использованием локализованной обратимой геоинженерии» . Будущее Земли . 6 (6): 882–901. Бибкод : 2018EaFut...6..882F . дои : 10.1029/2018EF000820 . ISSN   2328-4277 . S2CID   134740750 .
  19. ^ Рэй, К. Клэйборн (25 августа 2017 г.). «Тающие айсберги меняют океаны» . Нью-Йорк Таймс .
  20. ^ «Морская вода» . www.noaa.gov . Проверено 29 апреля 2024 г.
  21. ^ Шуттенхельм, Рольф (13 сентября 2008 г.). «Перекресток Диомеда» . Архивировано из оригинала 25 июля 2011 года.
  22. ^ «Может ли массивная плотина между Аляской и Россией спасти Арктику?» . ХаффПост . 27 ноября 2010 г.
  23. ^ Милман, Оливер (15 декабря 2022 г.). «Может ли геоинженерия исправить климат? Сотни учёных говорят, что не так быстро» . TheGuardian.com .
  24. ^ Jump up to: а б Харви, Фиона (17 мая 2022 г.). «Климатическая геоинженерия должна регулироваться, — говорит бывший глава ВТО» . TheGuardian.com .
  25. ^ Кауфман, Рэйчел (11 марта 2019 г.). «Риски, выгоды и возможные последствия геоинженерии климата Земли» .
  26. ^ Лэтэм, Джон; Бауэр, Кейт; Шулартон, Том; Коу, Хью; Коннолли, Пол; Купер, Гэри; Крафт, Тим; Фостер, Джек; Гадиан, Алан (13 сентября 2012 г.). «Морские облака светлеют» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 370 (1974): 4217–4262. Бибкод : 2012RSPTA.370.4217L . дои : 10.1098/rsta.2012.0086 . ПМК   3405666 . ПМИД   22869798 .
  27. ^ Jump up to: а б с «Опасности геоинженерии» .
  28. ^ Кейт, Дэвид В.; Вайзенштейн, Дебра К.; Дикема, Джон А. (12 декабря 2016 г.). «Стратосферная солнечная геоинженерия без потери озона» . Труды Национальной академии наук . 113 (52): 14910–14914. Бибкод : 2016PNAS..11314910K . дои : 10.1073/pnas.1615572113 . ПМК   5206531 . ПМИД   27956628 .
  29. ^ Мэтьюз, Дилан (30 ноября 2018 г.). «Геоинженерия — это последний вариант остановить глобальное потепление, и она проходит первое испытание» . Вокс .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a9f987ab0729d78441de507550a0c3a3__1720989240
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a9/a3/a9f987ab0729d78441de507550a0c3a3.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Arctic geoengineering - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)