Автор: Дейвид Кичън
(Доцент по геология, Университет на Ричмънд, САЩ)

Когато високите температури, екстремните промени на времето и катастрофалните горски пожари попаднат в заглавията, обществото иска бързи решения за изменението на климата. Правителството на САЩ наскоро обяви отпускането 3,5 милиарда щатски долара за проекти за премахване на въглеродния диоксид от атмосферата на Земята. Политически структури също вече настояват за по-динамично геоинженерство – агресивна и широкомащабна манипулация на природните системи на Земята.

Основният проблем е известен от десетилетия: превозните средства и електроцентралите, работещи с изкопаеми горива, обезлесяването и неустойчивите селскостопански практики изхвърлят повече въглероден диоксид в атмосферата, отколкото системите на Земята могат естествено да премахнат. И това затопля планетата.

Геоинженерството, теоретично, има за задача да възстанови този баланс или чрез премахване на излишния въглероден диоксид от атмосферата, или чрез отразяване на слънчевата енергия далеч от Земята.

Но промяната на сложната и взаимосвързана климатична система може да има непредвидени последици. Промените, които помагат на един регион, могат да навредят на друг и ефектите да са неясни и дори неадекватни.

Като геолог и климатолог смятам, че тези последствия все още не са достатъчно разбрани. Освен потенциалните физически последици, държавите нямат законови и социални структури, за да управляват както самите процеси, така и последствията, ако не дай боже нещата се объркат. Подобни опасения бяха подчертани от Междуправителствения план по изменение на климата на Програмата на ООН за околната среда.

Службата за научна и технологична политика на Белия дом също обсъди тези опасения в своя изследователски план за проучване на потенциални интервенции в областта на климата от юли 2023 г..

Рискове от управлението на слънчевата радиация

Когато хората чуят думата „геоинженерство“, си представят управление на слънчевата радиация. Тези технологии, много от които все още са теоретични, имат за цел да отразяват слънчевата енергия далеч от земната повърхност.

Идеята за стратосферното аерозолно инжектиране, например, е да се наситят горните слоеве на атмосферата с милиарди фини частици, които отразяват слънчевата светлина обратно в космоса. Изтъняването на перестите облаци високо в атмосферата има за цел да намали въздействието им да задържат топлината – така влагата в тях замръзва в по-големи и тежки кристали, които лесно биха се откъснали и превърнали в дъжд. Предлага се и допълнително добавяне на влага в тези облаци чрез впръскване на морска вода. Изсветляването на облаците в по-ниските атмосферни слоеве също е начин за отблъскване на слънчевата светлина.

Някои учени предлагат да се отиде по-далеч и да се инсталират масиви космически огледала, които биха могли да намалят глобалната температура, като отразяват слънчевата енергия, преди да достигне атмосферата.

Въпреки че теоретично тези методи вероятно ще охладят планетата, манипулацията на слънчевата радиация може да има драстични странични ефекти и нарушение на модела на глобалната атмосферна циркулация, което да провокира непознати екстремни метеорологични аномалии. А и всичко това по никакъв начин не намалява пораженията от вече наличните излишни парникови газове, включително окисляването на океана. Проучване от 2022 г., публикувано в списание Nature, прогнозира, че инжектирането на стратосферни аерозоли може да промени моделите на глобалните валежи и да намали селскостопанската производителност.

Изсветляването на облаците, макар и ефективно на теория, също се нуждае от повече изследвания, за да се уверим, че увеличавайки отразяващите облаци, разположени ниско в атмосферата, не увеличаваме и облаците от високите нива, които затоплят планетата.

Космическите огледала, поставени между Слънцето и Земята, теоретично биха могли да блокират до 2% от входящата слънчева радиация и да стабилизират глобалната температура. Но технологията е на най-малко 20 години от внедряване и ще струва трилиони долари. По-важното е, че общото глобално въздействие от „засенчване“ на земната повърхност е до голяма степен неизвестно. Това ще намали температурите на океана и въздуха, но вероятно и ще деструктурира валежите, снежната покривка, моделите на бурите и дори мусоните. Необходими са много повече изследвания, за да се изяснят всички неизвестни.

Премахване на въглероден диоксид от въздуха

Технологиите за отстраняване на въглеродния диоксид обикновено носят по-малък риск от манипулирането на слънчевата енергия.

Улавянето на въглеродния диоксид от електроцентралите и фабриките и съхранението му под земята в дълбоки геоложки резервоари е практика с доказан потенциал, но се пораждат опасения, че течове могат да замърсят водни системи и депозити, заплашвайки общественото здраве и в крайна сметка да не задържат въглерода извън атмосферата.

Технологията е скъпа и зависи от близостта на подходящи резервоари за съхранение.

Директното улавяне на въглерод от въздуха все още е в начален стадий, но предлага реално и бързо намаляване на съществуващите нива на въглероден диоксид в атмосферата. Тази технология също е скъпа, над 600 долара за метричен тон въглероден диоксид.

Има и естествени начини за редуциране на въглерода. Засаждането на дървета, например, може да премахне въглерода директно от атмосферата. Но дори и да презалесим цялата налична за презалесяване земя, това пак няма да е достатъчно, за да се преобърнат настоящите тенденции на глобалното затопляне.

Подхранването на океаните е друг геоинженерен хак за улавяне на въглерод, но изследванията са на ранен етап. Технологията се състои в добавяне на хранителни вещества като желязо, стимулиращи растежа на фитопланктона, който използва въглерод от атмосферата за развитието на черупките и тъканите си. Но подобно подхранване може да има и непредвидени ефекти върху хранителната верига, които да навредят на други морски екосистеми.

Правната празнота

Освен безопасността, друг важен въпрос е отговорността.

Има голям шанс геоинженерството, предназначено да помогне на един регион, да навреди на други. Това е така, защото океанските и климатичните системи са глобално взаимосвързани.

Кой трябва да вземе решение кои проекти са правилни, надеждни и безопасни и могат да продължат с изследванията? В момента това е правна празнота.

Няма регулаторна рамка, която да определя кой носи отговорност, ако нещо се обърка. Мултинационални съюзи, дадена държава, корпорации и дори отделни богаташи могат да задвижват проекти, без да се консултират с никого. В случай на вреда или бедствие, няма ясени правила за отговорности и обезщетения.

Постигане на точния баланс

Нищо от това не означава обаче, че светът трябва да отхвърли геоинженерството.

Техниките за отстраняване на въглероден диоксид, като засаждане на дървета и заключване на въглерод в почвата (задържане на повече органичен въглерод в плодородните почви), могат да стабилизират редица екосистеми, да увеличат видовото разнообразие и да повишат селскостопанската производителност. Тези позитивни практики и трябва да бъдат част от глобалния отговор за климата.

Някои форми на стратосферно аерозолно инжектиране могат да забавят редукцията на озона. Но първо са необходими по-прецизни изследвания, прозрачно глобално управление и стабилни правни и етични рамки за управление на рисковете.

Всички технологии трябва да бъдат допълнени от задълбочени и продължителни усилия за намаляване на емисиите и трансформиране на енергийната система, за да се избегнат глобалните въздействия от покачването на морското равнище, високите температури, сушите, бурите, наводненията, пожарите, глада, изчезването на видове и нарастващото човешка популация.

Както Райли Дюрън, инженер от НАСА, каза в интервю за космическата агенция: „Геоинженерството не е лек. В най-добрия случай това е лейкопласт или турникет, а в най-лошия – може да е самонараняване.“

Тази статия е публикувана в The Conversation и е възпроизведена тук под лиценз Creative Commons. Щракнете тук, за да прочетете оригиналната версия (на английски език).

Автор: Дейвид Кичън
(Доцент по геология, Университет на Ричмънд, САЩ)

Когато високите температури, екстремните промени на времето и катастрофалните горски пожари попаднат в заглавията, обществото иска бързи решения за изменението на климата. Правителството на САЩ наскоро обяви отпускането 3,5 милиарда щатски долара за проекти за премахване на въглеродния диоксид от атмосферата на Земята. Политически структури също вече настояват за по-динамично геоинженерство – агресивна и широкомащабна манипулация на природните системи на Земята.

Основният проблем е известен от десетилетия: превозните средства и електроцентралите, работещи с изкопаеми горива, обезлесяването и неустойчивите селскостопански практики изхвърлят повече въглероден диоксид в атмосферата, отколкото системите на Земята могат естествено да премахнат. И това затопля планетата.

Геоинженерството, теоретично, има за задача да възстанови този баланс или чрез премахване на излишния въглероден диоксид от атмосферата, или чрез отразяване на слънчевата енергия далеч от Земята.

Но промяната на сложната и взаимосвързана климатична система може да има непредвидени последици. Промените, които помагат на един регион, могат да навредят на друг и ефектите да са неясни и дори неадекватни.

Като геолог и климатолог смятам, че тези последствия все още не са достатъчно разбрани. Освен потенциалните физически последици, държавите нямат законови и социални структури, за да управляват както самите процеси, така и последствията, ако не дай боже нещата се объркат. Подобни опасения бяха подчертани от Междуправителствения план по изменение на климата на Програмата на ООН за околната среда.

Службата за научна и технологична политика на Белия дом също обсъди тези опасения в своя изследователски план за проучване на потенциални интервенции в областта на климата от юли 2023 г..

Повишаващите се температури пораждат страхове, че геоинженерството може да е неизбежно. Видео: НАСА.

Рискове от управлението на слънчевата радиация
Когато хората чуят думата „геоинженерство“, си представят управление на слънчевата радиация. Тези технологии, много от които все още са теоретични, имат за цел да отразяват слънчевата енергия далеч от земната повърхност.

Идеята за стратосферното аерозолно инжектиране, например, е да се наситят горните слоеве на атмосферата с милиарди фини частици, които отразяват слънчевата светлина обратно в космоса. Изтъняването на перестите облаци високо в атмосферата има за цел да намали въздействието им да задържат топлината – така влагата в тях замръзва в по-големи и тежки кристали, които лесно биха се откъснали и превърнали в дъжд. Предлага се и допълнително добавяне на влага в тези облаци чрез впръскване на морска вода. Изсветляването на облаците в по-ниските атмосферни слоеве също е начин за отблъскване на слънчевата светлина.

Някои учени предлагат да се отиде по-далеч и да се инсталират масиви космически огледала, които биха могли да намалят глобалната температура, като отразяват слънчевата енергия, преди да достигне атмосферата.

Въпреки че теоретично тези методи вероятно ще охладят планетата, манипулацията на слънчевата радиация може да има драстични странични ефекти и нарушение на модела на глобалната атмосферна циркулация, което да провокира непознати екстремни метеорологични аномалии. А и всичко това по никакъв начин не намалява пораженията от вече наличните излишни парникови газове, включително окисляването на океана. Проучване от 2022 г., публикувано в списание Nature, прогнозира, че инжектирането на стратосферни аерозоли може да промени моделите на глобалните валежи и да намали селскостопанската производителност.

Изсветляването на облаците, макар и ефективно на теория, също се нуждае от повече изследвания, за да се уверим, че увеличавайки отразяващите облаци, разположени ниско в атмосферата, не увеличаваме и облаците от високите нива, които затоплят планетата.

Космическите огледала, поставени между Слънцето и Земята, теоретично биха могли да блокират до 2% от входящата слънчева радиация и да стабилизират глобалната температура. Но технологията е на най-малко 20 години от внедряване и ще струва трилиони долари. По-важното е, че общото глобално въздействие от „засенчване“ на земната повърхност е до голяма степен неизвестно. Това ще намали температурите на океана и въздуха, но вероятно и ще деструктурира валежите, снежната покривка, моделите на бурите и дори мусоните. Необходими са много повече изследвания, за да се изяснят всички неизвестни.

Потенциални климатични интервенции, манипулиращи слънчевата радиация. Челси Томпсън, NOAA/CIRES

Премахване на въглероден диоксид от въздуха
Технологиите за отстраняване на въглеродния диоксид обикновено носят по-малък риск от манипулирането на слънчевата енергия.

Улавянето на въглеродния диоксид от електроцентралите и фабриките и съхранението му под земята в дълбоки геоложки резервоари е практика с доказан потенциал, но се пораждат опасения, че течове могат да замърсят водни системи и депозити, заплашвайки общественото здраве и в крайна сметка да не задържат въглерода извън атмосферата.

Технологията е скъпа и зависи от близостта на подходящи резервоари за съхранение.

Директното улавяне на въглерод от въздуха все още е в начален стадий, но предлага реално и бързо намаляване на съществуващите нива на въглероден диоксид в атмосферата. Тази технология също е скъпа, над 600 долара за метричен тон въглероден диоксид.

Има и естествени начини за редуциране на въглерода. Засаждането на дървета, например, може да премахне въглерода директно от атмосферата. Но дори и да презалесим цялата налична за презалесяване земя, това пак няма да е достатъчно, за да се преобърнат настоящите тенденции на глобалното затопляне.

Подхранването на океаните е друг геоинженерен хак за улавяне на въглерод, но изследванията са на ранен етап. Технологията се състои в добавяне на хранителни вещества като желязо, стимулиращи растежа на фитопланктона, който използва въглерод от атмосферата за развитието на черупките и тъканите си. Но подобно подхранване може да има и непредвидени ефекти върху хранителната верига, които да навредят на други морски екосистеми.

Правната празнота
Освен безопасността, друг важен въпрос е отговорността.

Има голям шанс геоинженерството, предназначено да помогне на един регион, да навреди на други. Това е така, защото океанските и климатичните системи са глобално взаимосвързани.

Кой трябва да вземе решение кои проекти са правилни, надеждни и безопасни и могат да продължат с изследванията? В момента това е правна празнота.

Няма регулаторна рамка, която да определя кой носи отговорност, ако нещо се обърка. Мултинационални съюзи, дадена държава, корпорации и дори отделни богаташи могат да задвижват проекти, без да се консултират с никого. В случай на вреда или бедствие, няма ясени правила за отговорности и обезщетения.

Постигане на точния баланс
Нищо от това не означава обаче, че светът трябва да отхвърли геоинженерството.

Техниките за отстраняване на въглероден диоксид, като засаждане на дървета и заключване на въглерод в почвата (задържане на повече органичен въглерод в плодородните почви), могат да стабилизират редица екосистеми, да увеличат видовото разнообразие и да повишат селскостопанската производителност. Тези позитивни практики и трябва да бъдат част от глобалния отговор за климата.

Някои форми на стратосферно аерозолно инжектиране могат да забавят редукцията на озона. Но първо са необходими по-прецизни изследвания, прозрачно глобално управление и стабилни правни и етични рамки за управление на рисковете.

Всички технологии трябва да бъдат допълнени от задълбочени и продължителни усилия за намаляване на емисиите и трансформиране на енергийната система, за да се избегнат глобалните въздействия от покачването на морското равнище, високите температури, сушите, бурите, наводненията, пожарите, глада, изчезването на видове и нарастващото човешка популация.

Както Райли Дюрън, инженер от НАСА, каза в интервю за космическата агенция: „Геоинженерството не е лек. В най-добрия случай това е лейкопласт или турникет, а в най-лошия – може да е самонараняване.“

Тази статия е публикувана в The Conversation и е възпроизведена тук под лиценз Creative Commons. Щракнете тук, за да прочетете оригиналната версия (на английски език).

Автор: Матю Блекет

Климатът на Земята се променя бързо. В някои райони ескалиращите температури увеличават честотата и вероятността от горски пожари и суша. В други увеличават интензитета на проливните дъждове и бури. В трети ускоряват темпото на топене на ледниците.

Изминалият месец юли, 2023 година е ярка илюстрация за това. Части от Европа и Канада са опустошени от горски пожари, докато Пекин регистрира най-обилните си валежи от поне 140 години. Поглеждайки по-назад, между 2000 г. и 2019 г., ледниците по Земята са губили по около 267 гигатона ледена маса годишно. Топенето на ледниците допринася и за покачването на морското равнище (понастоящем то се покачва с около 3,3 мм на година), застрашавайки крайбрежните градове с наводнения и ерозия.

Но изследванията показват, че промените в климата няма да засегнат само повърхността на Земята. Увеличаването на валежите и топенето на ледниците ще провокира катаклизми и в недрата на планетата – земетресения и вулканични изригвания.

Шестият доклад за оценка на Междуправителствения план на ООН по изменението на климата през 2021 г. разкри, че средните валежи в много региони на света са се увеличили от 1950 г. насам. По-топлата атмосфера задържа повече водни изпарения, което впоследствие води до по-високи нива на валежи.

Геолологията отдавна е установила връзка между количеството на валежите и сеизмичната активност. В Хималаите, например, честотата на земетресенията се влияе от годишния цикъл на валежите през сезона на летните мусони. Изследванията показват, че 48% от земетресенията в Хималаите се случват през по-сухите месеци преди мусоните – март, април и май – докато само 16% през сезона на мусоните.

По време на летния мусонен сезон масата на валежите (до 4 метра) компресира, стабилизирайки земната кората както вертикално, така и хоризонтално. Когато тази вода през зимата липсва, ефективният „отскок“ дестабилизира региона и увеличава броя на земетресенията.

А изменението в климата засилва това явление. Климатичните модели предвиждат, че интензивността на мусонните валежи в Южна Азия ще се увеличи в бъдеще. Това вероятно ще повиши зимния „отскок“ и ще причини повече сеизмични събития.

Въздействието на теглото на водата върху земната кора не се изчерпва с обикновените валежи, то се отнася с пълна сила и за натиска на ледниците. Когато последната ледникова епоха приключи преди около 10 000 години, размразяването на тежки ледникови маси генерира отскоци на части от земната повърхност. Последствията от този процес, наречен изостатичен отскок, се наблюдава в повдигнати плажове в Шотландия – някои от които са до 45 метра над сегашното морско равнище.

Геологията на райони в Скандинавия показва, че подобно издигане, съчетано с дестабилизиране на тектониката на региона, е предизвикало множество земетресения преди между 11 000 и 7 000 години. Някои от тези земетресения са надвишавали магнитуд от 8,0 по Рихтер, което предполага сериозни промени в екосистемите и загуба на живот. Безпокойството е, че ускореното топене на ледниците днес може да доведе до подобни ефекти в настоящето.

Вулканичната активност?
Изследванията също така откриват връзка между промените в ледниковото налягане върху земната кора и появата на вулканична дейност. Преди приблизително 5500–4500 години климатът на Земята за кратко се е охладил и ледниците са започнали да се разширяват в Исландия. Анализът на отлаганията на вулканична пепел, разпространени в цяла Европа, предполага, че вулканичната активност в Исландия значително е намаляла през този период.

И се наблюдава последващо увеличение на вулканичната активност след края на тази хладна фаза, макар и със закъснение от няколкостотин години.

Това явление може да се обясни с тежестта на ледниците, притискащи както земната кора, така и мантията (твърдата обвивка на Земята). Това поддържа кората и мантията под високо налягане, предотвратявайки разтопяването на скалите и образуването на магма, необходима за вулканични изригвания.

Деглациацията и свързаната с нея загуба на натиск върху повърхността на Земята генерира процес, наречен декомпресионно топене, при което по-ниското налягане улеснява топенето в мантията. Това топене образува течна магма, подхранваща последващата вулканична дейност в Исландия.

Тези процеси са причината дори и днес за вулканичната активност в Исландия. Изригванията на вулканите Grímsvötn и Katla са постоянни през летния сезон, когато ледниците се оттеглят и затихват през зимата.

Следователно е възможно продължаващото отстъпление на ледниците поради глобалното затопляне потенциално да увеличи вулканичната активност в бъдеще. Въпреки това, забавянето във времето между ледниковите промени и вулканичния отговор засега е успокояващо.

Въздействието на променящия се климат става все по-очевидно, като необичайните метеорологични явления се превърнаха в норма, а не в изключение. Косвените въздействия на изменението на климата върху земята под краката ни обаче не са нито широко известни, нито обсъждани.

Това трябва да се промени, ако искаме да сведем до минимум ефектите от променящия се климат.

Матю Блекет завършва докторска степен в King’s College, Лондон, по дигитални и географски знания в дистанционното наблюдение на земетресения и вулкани. Защитава постдокторат, също в King’s College и ръководи проект, сравняващ модели на градски енергиен баланс. След дипломирането си е бил преподавател и лектор в King’s College и Лондонското икономическо училище. През 2010 г. Матю започва преподавателска дейност в университета в Ковънтри. Автор е на редица изследвания и публикации в областта на дистанционното наблюдение и природните бедствия. През 2012 г. е гост-изследовател в Университета на Аляска, Феърбанкс.

Тази статия е публикувана в The Conversation и е възпроизведена тук под лиценз Creative Commons. Щракнете тук, за да прочетете оригиналната версия (на английски език).

Полярните мезосферни облаци не са като нормалните облаци, които всички ние познаваме. Наблюдавани са за първи път през 1885 г. и оттогава учените ги изучават, за да разберат по-добре мезосферата и връзката ѝ с климата. Има твърдения, които предполагат и извънземен произход на тези облаци.

Полярните мезосферни облаци се образуват на височина от 80 километра в мезосферата, поради замръзване (-130°C) на издигналите се водни изпарения в ледени кристали.

Известни са също и като нощни, светещи облаци, тъй като се наблюдават предимно привечер и на зазоряване през летните месеци, на ширини между 50° и 70° северно и южно от екватора.

Светят все повече и повече
В последните десетилетия полярните мезосферни облаци се появяват все по-често и са по-ярки.

Смята се, че една от причините за това е изменението на климата. В свое проучване Институтът за атмосферна физика Лайбниц твърди, че докато в прединдустриалната ера светещите, нощни облаци са наблюдавани веднъж на няколко века, днес те се появяват по няколко пъти в годината. Авторите на изследването смятат, че причината може би е увеличаването на метана в мезосферата.

Извънземен произход
Когато метеор преминава през атмосферата, оставя след себе си диря от прах на 100 км над земята, където въздушно налягане почти липсва. Именно на тези височини се образуват нощните, светещи облаци – замръзналите водни изпарения се прилепят към метеоритния прах, образувайки малки кристали с белезникав, електриково син цвят.

Джеймс Ръсел, експерт в мисията Aeronomy of Ice in the Mesosphere (AIM) на НАСА, казва: „Открихме фрагменти от метеорен прах в състава на нощните светещи облаци. А това подкрепя теорията, че метеоритният прах е нуклеиращия агент, около който се образуват облаците”.