Пока экологи и политики не слишком успешно бьются за сокращение выбросов парниковых газов, в научных лабораториях работают над экстренным лекарством от перегрева. Специальный аэрозоль позволит создать над Землей завесу, которая будет отражать солнечные лучи – и охлаждать поверхность планеты.
Возможно уже в нынешнем году в небо над юго-западом США поднимется воздушный шар. С высоты 20 км он сбросит до 2 кг карбоната кальция. Специальные пропеллеры распределят взвесь на участок в километр длиной и 100 метров шириной. Затем по всей территории пройдется привязанная к шару гондола с научным оборудованием — она исследует, как отреагирует среда на эту «инъекцию».
Эксперимент стоимостью 3 миллиона долларов США проведут ученые из Гарвардского университета. Это будет первый в мире случай, когда люди распылят в стратосфере химические вещества специально для того, чтобы охладить планету.
Вдохновленные вулканом
Мысль о том, чтобы развернуть часть солнечного света с помощью аэрозоля, зрела давно. Наблюдая за извержением вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году, ученые выяснили , что в течение двух последующих лет средняя температура на Земле стала ниже на полградуса Цельсия. Это произошло из-за выброса большого количества диоксида серы. Вещество распространилось на высоте от 10 до 50 км, создав естественный щит, который пропускал меньше солнечных лучей.
С тех пор экологов, физиков и математиков не отпускала идея устроить нечто подобное намеренно. Эти исследования заложили основы новой области знания — солнечной геоинженерии. До поры до времени в этой науке все ограничивалось компьютерными моделями. Но Гарвардский эксперимент призван опробовать теоретические выкладки в реальных условиях.
Российский пролог
Воздушный шар над Америкой, взмывающий в небо, чтобы изменить климат, – очень кинематографичный сюжет. Но приквел к потенциальному голливудскому блокбастеру уже сняли в России. Еще в 2000-х годах группа ученых под руководством академика РАН Юрия Израэля пробовала распылять «солнцезащитный» аэрозоль в небе. Те эксперименты проводились на гораздо более низкой высоте: 50 – 200 метров. По итогам работы ученые заявили, что искусственно внедренные взвеси из химических веществ действительно могут контролировать проникновение солнечного света.
Высота распыления очень важна, говорит Анастасия Ревокатова, кандидат географических наук, старший научный сотрудник Института Глобального Климата и Экологии Гидрометцентра России. «В нижних слоях атмосферы аэрозоли вымываются осадками. Время их жизни составляет считанные дни. Чтобы аэрозоль мог влиять на температуру на глобальном масштабе в течение значимого времени, его нужно доставить в стратосферу, на высоту от 11 до 50 км», — отмечает эксперт.
Из пробирки в небеса
На извержение вулкана эксперимент с воздушным шаром будет похож в минимальной степени, прежде всего из-за малого количества аэрозоля. Объем выброса окажется меньше, чем от двигателя реактивного самолета.
Другим будет и действующее вещество. Соединения серы, которые извергают вулканы, разрушают озоновый слой. Поэтому ученые остановились на карбонате кальция — нетоксичном и очень распространенном соединении, которое применяют, например, в производстве бумаги, цемента, зубной пасты и таблеток от изжоги. На первом этапе ученые изучат, как частицы вещества взаимодействуют между собой, воздухом, солнечной и инфракрасной радиацией — то, что невозможно проверить в пробирках.
Анастасия Ревокатова Кандидат географических наук, старший научный сотрудник Института Глобального Климата и Экологии Гидрометцентра РоссииКоличество вещества, которое собираются распылять в этом эксперименте, ничтожно мало по сравнению с тем, которое необходимо для стабилизации глобальной температуры. Мне кажется, это больше похоже на подготовку дизайна более серьезного эксперимента.
Дальнейшие планы исследовательской группы Гарварда не раскрываются, однако известно, что один из участников проекта, физик Дэвид Кит собрал по меньшей мере 12 миллионов долларов США на исследовательскую программу по геоинженерии. Деньги на инициативу пожертвовал , в частности, глава Microsoft Билл Гейтс.
Всего градус до катастрофы
Идеи солнечной геоинженерии набирают все большую популярность по мере того, как проявления глобального потепления становятся экстремальнее. В ушедшем 2020-м году планету Земля терзал не только коронавирус. В Австралии бушевали лесные пожары, на Карибах и в США хозяйничал ураган Ханна, Европа страдала от сильнейшей жары, а в Сибири в конце октября впервые за всю историю наблюдений не замерзло море Лаптевых.
Изменение климата началось не вчера. Люди «подогревают» Землю, начиная с того момента, как был изобретен паровой двигатель. По мере развития промышленности, выбросы углекислого газа, водяного пара, метана и оксида азота становились все больше, усиливая «парниковый эффект». Примерно за три века, прошедших после индустриальной революции, средняя температура поверхности планеты поднялась на 1С.
Если Земля разогреется еще на 0,5-1С, то одни части планеты превратятся в раскаленную сковородку, а другие будут затоплены. Исчезнут разнообразные виды растений и животных. Во многих странах возникнут проблемы с водой и продовольствием.
Апокалиптические сценарии могут сбываться между 2030 и 2052 годами, если выбросы парниковых газов не начнут снижаться. Об этом предупреждает доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата при ООН, опубликованный в 2018 году.
России беда тоже коснется, предупреждает Анастасия Ревокатова, которая была соавтором этого доклада. «Часто можно услышать мнение о том, что в России и так холодно, поэтому небольшое потепление нам не помешает. Это неверно. Россия столкнется, например, с таянием вечной мерзлоты, которая занимает бо льшую часть Сибири. Ее протаивание заставит полностью пересмотреть технологии строительства в этих районах». Положительные стороны найти при этом можно: сократится отопительный сезон, сдвинутся зоны земледелия. «Но все это произойдет небыстро. Поэтому говорить о том, что Россия выиграет от потепления, было бы преждевременно», — отмечает эксперт.
Выбросы необратимы
В 2015 году большинство стран мира подписало Парижское соглашение по климату, взяв на себя обязательства по сокращению выбросов углекислого газа — главного виновника глобального потепления. Однако пока намерения не переросли в реальные результаты. Цифры по выбросам год от года ползут вверх . Единственное исключение — минувший 2020 год. Локдауны, снижение авиаперевозок, спад промышленности и прочие реалии времен пандемии притормозили выбросы на 7% по сравнению с предыдущим годом.
Но ликовать в духе известного мема, что коронавирус помог очистить природу, не приходится. Диоксид углерода — коварный газ, который имеет свойство надолго задерживаться в атмосфере. По данным Global Carbon Project, некоммерческой организации, которая с 2001 года отслеживает объемы выбросов парниковых газов, концентрация CO2 в атмосфере с 1750 года увеличилась почти в 2 раза. Рост продолжился и в относительно «чистом» 2020-м.
Дэн Шрэг Директор Центра окружающей среды Гарвардского университета (в интервью Harvard Magazine)
Даже если мы откажемся от углеводородов прямо завтра, то климат все равно продолжит меняться еще в течение тысячелетий. Шапки льда продолжат таять, а уровень мирового океана – расти.
Костыль для несовершенного мира
Впрочем, переход на альтернативную энергию — пока лишь фантазии «зеленых». «Условий для устойчивого сокращения выбросов по всему миру пока нет, они постепенно вернутся к уровню 2019 года», — заявила в интервью Deutsche Welle одна из авторов доклада Global Carbon Project, климатолог Коринн Ле Кере.
Если не начать интенсивно сокращать выбросы, то мир может подойти к «крайней черте» довольно быстро. «Глобальная температура через несколько десятков лет может вырасти так существенно, что это уже будет иметь необратимые климатические последствия, – говорит Анастасия Ревокатова. – Считать «крайней» ситуацию принято, когда средняя приземная глобальная температура вырастет на +2С по сравнению с доиндустриальным значениям», — уточняет специалист. По ее словам, в таких условиях придется применять геоинженерию — другого выбора не останется.
Это непростой выбор, потому что технологии геоинженерии вызывают много вопросов — и научных, и этических. Экоактивисты считают, что они могут иметь негативный эффект на окружающую среду и спровоцировать еще больший скачок глобального потепления.
Даже сами авторы Гарвардского эксперимента не уверены в том, что подобное управление климатом полностью безопасно. «Не думаю, что можно внедрить в стратосферу несколько миллионов тонн частиц без негативных последствий», — говорит один из разработчиков исследования, инженер Франк Койч в интервью Harvard Magazine. Вопросов без ответа — множество. Будет ли планета охлаждаться равномерно, повлияет ли технология на сезоны дождей, рост растений, формирование облаков? Что будет, когда частицы осядут на поверхности Земли? Скажутся ли они на здоровье людей, жизни наземных экосистем?
«Я полностью понимаю моральные опасности, которые несет с собой это исследование. Но учитывая, куда движется климат, я боюсь, что у нас мало времени», – отмечает Койч.
По его словам, геоинженерия похожа на обезболивающее. Она убирает симптом, но не лечит причину. Кроме того, она обладает побочными действиями и эффектом привыкания.
Что будет дальше?
Если человечество дойдет до черты, когда без искусственного охлаждения будет не обойтись, то его придется применять несколько десятков лет. По оценкам ученых из Гарварда и Йеля, 15 лет поддержания «стратосферной завесы» обойдется в 2,25 млрд долларов США.
«Это вспомогательная мера в критической ситуации. Важно, что в это время нужно с удвоенной силой снижать выбросы парниковых газов, чтобы скорее перестать быть зависимыми от геоинжиниринга», – считает Анастасия Ревокатова. Кроме того, будут необходимы технологии улавливания углекислого газа из атмосферы и последующего его хранения. Такие методы разрабатываются уже сегодня.
Эффект от распыления аэрозолей будет разным в зависимости от региона Земли. Глобальное воздействие станет ощутимо, если насыщать стратосферу частицами в тропических областях — от 30 ю.ш. до 30 с.ш., говорит Анастасия Ревокатова. При этом температура будет снижаться неравномерно – где-то сильнее, где-то меньше.
Манипуляции в полярных областях с большой вероятностью приведут к охлаждению только в одном полушарии. «Это будет называться «региональным геоинжинирингом». Он может помочь, например, остановить или затормозить таяние морского льда в Арктике», — рассказывает эксперт.