Если в течение двух лет распылить 21 миллион тонн оксида серы на 60 градусах северной и южной широт, задействовав 102 авиалайнера Boeing модификации 777F, то среднюю температуру на Земле можно понизить на целый градус. Это приведет к усилению кислотных дождей и неравномерному охлаждению, но не потребует разработки специальных самолетов, а значит, такую стратегию можно реализовать всего за несколько лет. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Earth’s Future.
Снижение антропогенных выбросов парниковых газов лежит в основе всех рекомендаций по смягчению последствий потепления, но это не единственный способ охладить климат. Аналогичного эффекта можно достичь напрямую с помощью распыления аэрозолей, которые усиливают отражение солнечной радиации. Один из наиболее распространенных видов введения аэрозолей — их распыление в стратосфере (Stratospheric Aerosol Injection, SAI). Он предполагает распыление аэрозолей в стратосфере на высоте около 20 километров с помощью специально разработанных летательных аппаратов, которые могут находиться на такой высоте. Впрочем, с приближением к полюсам высота тропопаузы снижается до 10 километров и даже ниже в летнее время, и не выходит за пределы технических барьеров для коммерческих авиалайнеров и бизнес-джетов.
Ученые под руководством Алистера Даффи (Alistair Duffey) из Университетского колледжа Лондона оценили эффективность применения SAI в высоких широтах с помощью различных летательных аппаратов. В модели UKESM1 (UK Earth System Model) они симулировали ежегодное впрыскивание 12 миллионов тонн оксида серы на протяжении двух лет (2035-2036) в пяти точках — от 30,625 до 70,625 градуса северной и южной широт с шагом 10 градусов на гринвичском меридиане. В стратосфере оксид серы преобразуется в серную кислоту.
Распыление аэрозолей предполагалось на семи различных высотах. Отметки 12,2 и 12,9 километра покрывались использованием коммерческого авиалайнера Boeing 777F, высоты 14,1 и 15,4 километра — бизнес-джетами Gulfstream G600, а высоты 16, 18 и 20,2 километра предполагали разработку специальных самолетов. Авторы отметили, что проектирование таких конструкций, их сертификация и производство полноценного флота могут занять до 20 лет, в то время как модификация существующих самолетов может быть выполнена за несколько лет.
Расчеты оптической толщины аэрозолей, времени их жизни и эффективного радиуса показали, что наиболее эффективной стратегией охлаждения является распыление аэрозолей в субтропиках (30 градусов северной и южной широт) на высоте 20,2 километра, что требует больших вложений в создание специального флота. С ростом высоты впрыска эффективность SAI росла на всех широтах за счет увеличения времени жизни аэрозолей в стратосфере. Однако эффективности в 35 процентов от субтропического уровня можно достичь, если распылять аэрозоли на 60 широте и выше на уровне 13 километров с бортов существующих Boeing 777F.
Охлаждение средней температуры на градус Цельсия в рамках низковысотной стратегии в приполярных широтах потребует 21 миллион тонн SO2 и 102 самолета Boeing модификации 777F. Чтобы достичь того же эффекта через SAI в субтропиках, понадобится 7,6 миллиона тонн SO2 и 259 специализированных самолетов, которые пока не доступны. Авторы отметили, что низковысотная стратегия эффективнее охладит климат в полярных областях, в меньшей степени поможет ослабить потепление тропиков и потенциально усилит кислотные дожди в высоких и средних широтах, зато может быть начата быстрее уже доступными самолетами.
Недавно ученые открыли еще один механизм охлаждения, который сопровождает SAI, и назвали его диффузионным осветлением облаков. Если распылить аэрозоли в стратосфере на высоте 20–21 километра, то они не только отразят часть солнечной радиации обратно в космос, но и будут рассеивать свет, из-за чего тот упадет на облака под более крутым углом и повысит альбедо облаков примерно на 10 процентов.
От редактора
В изначальной версии статьи была допущена неточность. Количество необходимого аэрозоля в данном случае исчисляется не тоннами, а миллионами тонн. Редакция приносит извинения за допущенную неточность.