DIY im planetarischen Maßstab

Von der Anpflanzung von Wäldern auf kontinentaler Ebene bis hin zur künstlichen Induktion von Niederschlägen haben Wissenschaftler begonnen, groß angelegte Geoengineering-Projekte vorzuschlagen, zu testen und in einigen Fällen umzusetzen, um den Planeten radikal zu verändern (1). Diese Projekte sollen globale Probleme wie Wüstenbildung, Dürre oder überschüssiges Kohlendioxid in der Atmosphäre lösen, sind jedoch an sich sehr problematisch.

Die neueste fantastische Idee, die Auswirkungen der globalen Erwärmung umzukehren stößt unseren Planeten ab auf eine Umlaufbahn, die weiter von der Sonne entfernt ist. In dem kürzlich veröffentlichten chinesischen Science-Fiction-Film „The Wandering Earth“ verändert die Menschheit die Umlaufbahn der Erde mit riesigen Triebwerken, um einer Expansion zu entgehen (2).

Ist etwas Ähnliches möglich? Experten führten Berechnungen durch, deren Ergebnisse eher alarmierend sind. Wenn beispielsweise die Falcon Heavy-Raketentriebwerke von SpaceX verwendet würden, wären 300 Milliarden „Starts“ mit voller Leistung erforderlich, um die Erde in die Marsumlaufbahn zu bringen, während der größte Teil der Erdmaterie für Bau und Energie verwendet würde. Das. Etwas effizienter wäre ein Ionentriebwerk, das in einer Umlaufbahn um die Erde platziert und irgendwie mit dem Planeten verbunden wäre – es würde angeblich 13 % der Erdmasse verbrauchen, um die restlichen 87 % in eine weitere Umlaufbahn zu transportieren. Also vielleicht? Er müsste fast das Zwanzigfache des Erddurchmessers haben, und die Reise zur Marsumlaufbahn würde immer noch ... eine Milliarde Jahre dauern.

2. Bild aus dem Film „The Wandering Earth“

Daher scheint es, dass das Projekt, die Erde in eine kältere Umlaufbahn zu „schieben“, auf unbestimmte Zeit in die Zukunft verschoben werden sollte. Vielmehr handelt es sich um eines der bereits an mehreren Standorten laufenden Projekte, Bau grüner Barrieren auf großen Oberflächen des Planeten. Sie bestehen aus einheimischer Vegetation und werden an den Rändern der Wüsten gepflanzt, um eine weitere Wüstenbildung zu verhindern. Die beiden größten Mauern sind unter ihrem englischen Namen in China bekannt, das auf 4500 km versucht, die Ausbreitung der Wüste Gobi einzudämmen große grüne Wand in Afrika (3), bis zu 8 km an der Grenze zur Sahara.

3. Eindämmung der Sahara in Afrika

Selbst die optimistischsten Schätzungen zeigen jedoch, dass wir mindestens eine Milliarde Hektar zusätzlicher Wälder benötigen, um die Auswirkungen der globalen Erwärmung durch Neutralisierung der erforderlichen CO2-Menge einzudämmen. Das ist eine Fläche von der Größe Kanadas.

Laut Wissenschaftlern des Potsdam-Instituts für Klimaforschung hat das Pflanzen von Bäumen auch nur begrenzte Auswirkungen auf das Klima und wirft Unsicherheit darüber auf, ob es überhaupt wirksam ist. Geoengineering-Enthusiasten suchen nach radikaleren Wegen.

Mit Grau die Sonne blockieren

Vor vielen Jahren vorgeschlagene Technik Versprühen saurer Verbindungen in die Atmosphäre, auch bekannt unter dem Akronym SRM (Solarstrahlungsmanagement) ist eine Reproduktion der Bedingungen, die bei großen Vulkanausbrüchen auftreten, bei denen diese Substanzen in die Stratosphäre freigesetzt werden (4). Dies trägt unter anderem zur Wolkenbildung und zur Verringerung der auf die Erdoberfläche gelangenden Sonnenstrahlung bei. Wissenschaftler haben zum Beispiel bewiesen, dass er großartig ist Pinatubo Auf den Philippinen führte es 1991 zu einem weltweiten Temperaturabfall von etwa 0,5 °C über mindestens zwei Jahre.

4. Wirkung von Schwefelaerosolen

Tatsächlich trägt unsere Industrie, die seit Jahrzehnten große Mengen Schwefeldioxid als Schadstoff ausstößt, seit langem dazu bei, die Transmission von Sonnenlicht zu verringern. Es wird geschätzt, dass diese Schadstoffe im Wärmehaushalt der Erde pro Quadratmeter etwa 0,4 Watt „Aufhellung“ bescheren. Die von uns verursachte Verschmutzung durch Kohlendioxid und Schwefelsäure ist jedoch nicht dauerhaft.

Diese Stoffe gelangen nicht in die Stratosphäre, wo sie einen dauerhaften Anti-Sonnenfilm bilden könnten. Die Forscher schätzen, dass mindestens 5 Millionen Tonnen oder mehr in die Stratosphäre gepumpt werden müssten, um den Effekt der Konzentration in der Erdatmosphäre auszugleichen.₂ und andere Substanzen. Befürworter dieser Methode, wie Justin McClellan von Aurora Flight Sciences in Massachusetts, schätzen, dass die Kosten einer solchen Operation etwa 10 Milliarden US-Dollar pro Jahr betragen würden – eine beträchtliche Summe, aber nicht genug, um die Menschheit für immer zu zerstören.

Leider hat die Schwefelmethode einen weiteren Nachteil. In wärmeren Regionen funktioniert die Kühlung gut. In der Region der Pole - fast keine. Wie Sie sich vorstellen können, kann der Prozess des Schmelzens von Eis und des Ansteigens des Meeresspiegels auf diese Weise nicht gestoppt werden, und das Problem der Verluste durch Überschwemmungen tief liegender Küstengebiete wird eine echte Bedrohung bleiben.

Kürzlich führten Wissenschaftler aus Harvard ein Experiment zur Einführung von Aerosolspuren in einer Höhe von etwa 20 km durch – nicht ausreichend, um einen signifikanten Einfluss auf die Stratosphäre der Erde zu haben. Sie (SCoPEx) wurden mit einem Ballon durchgeführt. Das Aerosol enthielt w.i. Sulfate, die einen Dunst erzeugen, der das Sonnenlicht reflektiert. Dies ist eines von vielen begrenzten Geoengineering-Projekten, die auf unserem Planeten in überraschend großer Zahl durchgeführt werden.

Weltraumschirme und die Zunahme der Albedo der Erde

Neben anderen Projekten dieser Art erregt die Idee Aufmerksamkeit Riesenschirmstart in den Weltraum. Dies würde die Menge der Sonnenstrahlung, die die Erde erreicht, begrenzen. Diese Idee gibt es schon seit Jahrzehnten, befindet sich aber jetzt in der kreativen Entwicklungsphase.

Ein 2018 in der Zeitschrift Aerospace Technology and Management veröffentlichter Artikel beschreibt das von den Autoren benannte Projekt. Dementsprechend ist geplant, ein dünnes, breites Kohlefaserband am Lagrange-Punkt zu platzieren, einem relativ stabilen Punkt im komplexen System der Gravitationswechselwirkungen zwischen Erde, Mond und Sonne. Das Blatt blockiert nur einen kleinen Teil der Sonnenstrahlung, aber das könnte ausreichen, um die globalen Temperaturen unter die vom Internationalen Klimagremium festgelegte Grenze von 1,5 °C zu senken.

Sie präsentieren eine etwas ähnliche Idee große Weltraumspiegel. Sie wurden Anfang des 1. Jahrhunderts vom Astrophysiker Lowell Wood vom Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien vorgeschlagen. Damit das Konzept greift, muss die Reflexion auf mindestens 1,6 % des Sonnenlichts fallen und die Spiegel müssen eine Fläche von XNUMX Millionen km² haben.².

Andere möchten die Sonne blockieren, indem sie einen Prozess namens stimulieren und daher anwenden Wolkensaat. Zur Erzeugung von Tropfen werden „Samen“ benötigt. Auf natürliche Weise bilden sich Wassertröpfchen um Staubpartikel, Pollen, Meersalz und sogar Bakterien herum. Es ist bekannt, dass hierfür auch Chemikalien wie Silberiodid oder Trockeneis verwendet werden können. Dies kann mit den bereits bekannten und verwendeten Methoden passieren. aufhellende und aufhellende Wolken, 1990 vom Physiker John Latham vorgeschlagen. Das Sea Cloud Lightning Project an der University of Washington in Seattle schlägt vor, einen Bleicheffekt zu erzielen, indem Meerwasser auf Wolken über dem Ozean gesprüht wird.

Weitere bemerkenswerte Vorschläge Erhöhung der Albedo der Erde (d. h. das Verhältnis von reflektierter Strahlung zu einfallender Strahlung) sind auch anwendbar, um Häuser weiß zu streichen, leuchtende Pflanzen zu pflanzen und vielleicht sogar reflektierende Laken in der Wüste zu verlegen.

Wir haben kürzlich Absorptionstechniken beschrieben, die Teil des Geoengineering-Arsenals bei MT sind. Im Allgemeinen sind sie nicht von globaler Bedeutung, doch wenn ihre Zahl zunimmt, können die Folgen global sein. Es wird jedoch nach Methoden gesucht, die den Namen Geoengineering verdienen. CO-Entfernung₂ aus der Atmosphäre könnten, einigen zufolge, durchdringen die Ozeane säenSchließlich handelt es sich um eine der größten Kohlenstoffsenken auf unserem Planeten, die für eine Reduzierung des CO30-Ausstoßes um etwa XNUMX % verantwortlich ist₂. Die Idee ist, ihre Effizienz zu verbessern.

Die beiden wichtigsten Wege sind die Düngung der Meere mit Eisen und Kalzium. Dies stimuliert das Wachstum von Phytoplankton, das Kohlendioxid aus der Atmosphäre saugt und dabei hilft, es am Boden abzulagern. Die Zugabe von Calciumverbindungen führt zu einer Reaktion mit CO.₂ bereits im Ozean gelöstes Kohlendioxid und die Bildung von Bikarbonat-Ionen, wodurch der Säuregehalt der Ozeane verringert und sie für die Aufnahme von mehr CO empfänglich gemacht werden₂.

Ideen von Exxon Stables

Die größten Sponsoren der Geoengineering-Forschung sind das Heartland Institute, die Hoover Institution und das American Enterprise Institute, die alle für die Öl- und Gasindustrie arbeiten. Daher werden Geoengineering-Konzepte häufig von Befürwortern der COXNUMX-Reduktion kritisiert, da sie ihrer Meinung nach vom Kern des Problems ablenken. Außerdem Die Anwendung von Geoengineering ohne Reduzierung der Emissionen macht die Menschheit von diesen Methoden abhängig, ohne das eigentliche Problem zu lösen.

Der Ölkonzern ExxonMobil ist seit den 90er Jahren für seine mutigen globalen Projekte bekannt. Neben der Düngung der Ozeane mit Eisen und dem Aufbau eines 10 Billionen US-Dollar teuren Sonnenschutzes im Weltraum schlug sie auch vor, die Meeresoberfläche durch das Aufbringen heller Schichten, Schaum, schwimmender Plattformen oder anderer „Reflexionen“ auf die Wasseroberfläche zu bleichen. Eine andere Möglichkeit bestand darin, arktische Eisberge in niedrigere Breiten zu schleppen, damit das Weiß des Eises die Sonnenstrahlen reflektieren würde. Natürlich wurde sofort die Gefahr einer kolossalen Zunahme der Meeresverschmutzung erkannt, ganz zu schweigen von den enormen Kosten.

Exxon-Experten haben außerdem vorgeschlagen, mit großen Pumpen Wasser aus dem antarktischen Meereis zu befördern und es dann in die Atmosphäre zu sprühen, sodass es als Schnee oder Eispartikel auf den ostantarktischen Eisschild fällt. Befürworter behaupteten, wenn drei Billionen Tonnen pro Jahr auf diese Weise gepumpt würden, gäbe es 0,3 Meter mehr Schnee auf der Eisdecke. Aufgrund der enormen Energiekosten wurde dieses Projekt jedoch nicht mehr erwähnt.

Eine weitere Idee von Exxon Stables sind mit Helium gefüllte Dünnfilm-Aluminiumballons in der Stratosphäre, die bis zu 100 km über der Erdoberfläche platziert werden, um das Sonnenlicht zu streuen. Es wurde auch vorgeschlagen, die Wasserzirkulation in den Weltmeeren durch die Regulierung des Salzgehalts einiger Schlüsselregionen wie des Nordatlantiks zu beschleunigen. Damit das Wasser salzhaltiger wird, wurde unter anderem über die Erhaltung des grönländischen Eisschildes nachgedacht, um dessen schnelles Abschmelzen zu verhindern. Der Nebeneffekt der Abkühlung des Nordatlantiks wäre jedoch eine Abkühlung Europas, was das Überleben der Menschen erschweren würde. Eine Kleinigkeit.

Daten bereitgestellt Geoengineering-Monitor - ein gemeinsames Projekt von Biofuelwatch, ETC Group und Heinrich-Böll-Stiftung - zeigt, dass weltweit eine ganze Reihe von Geoengineering-Projekten umgesetzt wurden (5). Die Karte zeigt aktiv, abgeschlossen und aufgegeben. Es scheint, dass es immer noch kein koordiniertes internationales Management dieser Aktivität gibt. Es ist also kein streng globales Geoengineering. Eher Hardware.

5. Karte der Geoengineering-Projekte gemäß der Site map.geoengineeringmonitor.org

Die meisten Projekte, mehr als 190, wurden bereits umgesetzt. Kohlenstoffbindung, also Carbon Capture and Storage (CCS), und etwa 80 – Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (, KUSS). Es gab 35 Projekte zur Meeresdüngung und über 20 Projekte zur stratosphärischen Aerosolinjektion (SAI). In der Geoengineering-Monitor-Liste finden wir auch einige Cloud-bezogene Aktivitäten. Die meisten Projekte wurden zur Wettermodifikation erstellt. Die Daten zeigen, dass es 222 Ereignisse gab, die mit einem Anstieg des Niederschlags einhergingen, und 71 Ereignisse, die mit einem Rückgang des Niederschlags einhergingen.

Wissenschaftler streiten weiter

Die Begeisterung der Initiatoren für die Entwicklung klimatischer, atmosphärischer und ozeanischer Phänomene im globalen Maßstab wirft immer wieder Fragen auf: Wissen wir wirklich genug, um uns ohne Angst dem Geoengineering zu widmen? Was wäre, wenn beispielsweise großflächige Wolkenbildung den Wasserfluss verändert und die Regenzeit in Südostasien verzögert? Was ist mit Reisanbau? Was wäre, wenn zum Beispiel das Abladen von Tonnen Eisen ins Meer den Fischbestand an der Küste Chiles auslöschen würde?

im Meer, die erstmals 2012 vor der Küste von British Columbia in Nordamerika durchgeführt wurde, schlug schnell mit massiven Algenblüten fehl. Anfang 2008 stimmten 191 UN-Länder einem Verbot der Meeresdüngung zu, aus Angst vor unbekannten Nebenwirkungen, möglichen Veränderungen der Nahrungskette oder der Entstehung von Gebieten mit niedrigem Sauerstoffgehalt in Gewässern. Im Oktober 2018 verurteilten über hundert NGOs Geoengineering als „gefährlich, unnötig und unfair“.

Wie bei medizinischer Behandlung und vielen Medikamenten provoziert auch Geoengineering Nebenwirkungenwas wiederum gesonderte Maßnahmen zu ihrer Verhinderung erfordert. Wie Brad Plumer in der Washington Post betonte, sind einmal begonnene Geoengineering-Projekte schwer zu stoppen. Wenn wir beispielsweise aufhören, reflektierende Partikel in die Atmosphäre zu sprühen, wird sich die Erde sehr schnell erwärmen. Und plötzliche sind viel schlimmer als langsame.

Eine kürzlich im Journal of Geosciences veröffentlichte Studie macht dies deutlich. Die Autoren verwendeten erstmals elf Klimamodelle, um vorherzusagen, was passieren würde, wenn die Welt solares Geoengineering einsetzen würde, um den jährlichen Anstieg der globalen Kohlendioxidemissionen um ein Prozent auszugleichen. Die gute Nachricht ist, dass das Modell die globalen Temperaturen stabilisieren kann, aber es sieht so aus, als würde es katastrophale Temperaturspitzen geben, wenn Geoengineering aufhören würde, sobald dies erreicht ist.

Experten befürchten auch, dass das beliebteste Geoengineering-Projekt – das Pumpen von Schwefeldioxid in die Atmosphäre – einige Regionen gefährden könnte. Befürworter solcher Aktionen sind dagegen. Eine im März 2019 in der Fachzeitschrift Nature Climate Change veröffentlichte Studie versichert, dass die negativen Auswirkungen solcher Projekte sehr begrenzt sein werden. Mitautor der Studie, Prof. David Keith von der Harvard-Universität, ein Ingenieur und Politikwissenschaftler, sagt, Wissenschaftler sollten sich nicht nur mit Geoengineering, insbesondere Solarenergie, befassen.

- - Er hat gesagt. -

Keiths Artikel wurde bereits von denjenigen kritisiert, die befürchten, dass Wissenschaftler bestehende Technologien überschätzen und dass ihr Optimismus in Bezug auf Geoengineering-Methoden die Gesellschaft davon abhalten könnte, Anstrengungen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen zu unternehmen.

Es gibt viele Studien, die zeigen, wie frustrierend die Anwendung von Geoengineering sein kann. Im Jahr 1991 wurden 20 Megatonnen Schwefeldioxid in die hohe Atmosphäre freigesetzt und der gesamte Planet war mit einer Sulfatschicht bedeckt, die große Mengen sichtbaren Lichts reflektierte. Die Erde hat sich um etwa ein halbes Grad Celsius abgekühlt. Doch nach einigen Jahren fielen die Sulfate aus der Atmosphäre und der Klimawandel kehrte zu seinem alten, beunruhigenden Muster zurück.

Interessanterweise schien es den Pflanzen in der gedämpften, kühleren Post-Pinatubo-Welt gut zu gehen. Vor allem die Wälder. Eine Studie ergab, dass an sonnigen Tagen im Jahr 1992 die Photosynthese in einem Wald in Massachusetts im Vergleich zu vor dem Ausbruch um 23 % zunahm. Dies bestätigte die Hypothese, dass Geoengineering keine Bedrohung für die Landwirtschaft darstellt. Detailliertere Studien zeigten jedoch, dass nach dem Vulkanausbruch die weltweite Maisernte um 9,3 % und die Weizen-, Sojabohnen- und Reisernte um 4,8 % zurückging.

Und das dürfte die Befürworter einer globalen Abkühlung kühlen.