Спасти Землю!

Геоинженерные идеи для спасения человечества и почему они важны

Есть такие идеи по решению мировых и региональных проблем нашей планеты, которые, на первый взгляд, кажутся безумными. А когда к ним приглядываешься – еще более безумными. 

Может, охладить планету, построив большую рассеивающую линзу между Землей и Солнцем? Или сделать тропики в Якутии? А может быть – произвести мощный взрыв для изменения орбиты Земли? Все эти, и еще огромное количество других идей, приходили в головы инженеров и ученых как решение определенных проблем климата на планете или в регионе. 

Для короткого описания методов и технологий, направленных на преднамеренное изменение климатической системы с целью смягчения последствий изменения климата, используют термин геоинженерия. Его придумал итальянский физик Чезаре Маркетти в 1970-м году, хотя геоинженерные идеи приходили в умы ученых много раньше. 

В Московском гидрометеорологическом институте, который сейчас называется Российский Государственный гидрометеорологический университет, ученые еще до войны экспериментировали с воздушным засевом облаков хлоридом кальция. Именно тогда над Москвой начали впервые рассеивать облака. В Америке коммерческий бум по управлению погодой возник в 1946 году, после обнаружения нового реагента – химического соединения серебра и йода, который подходил для засева облаков лучше других. 

Вообще, в 50-е и 60-е годы XX века, советские и американские ученые на базе военных технологий разрабатывали предложения по изменению погодных систем для жизни в более благоприятном климате. Так, например, в СССР инженеры предлагали растопить арктические льды для нагрева страны – как раз, чтобы в Якутии росли пальмы. А в Америке ученых интересовал контроль и усиление дождей. Они даже применили эту технологию в качестве климатического оружия в Вьетнаме в 1966 году.

Современная геоинженерия в большей степени включает в себя понятие масштабных манипуляций с погодой и климатом. Описывая геоинженерные решения, ученые говорят что масштаб и намерение играют центральную роль в определении. Чтобы действие было геоинженерным, изменение окружающей среды должно быть основной целью, а не побочным эффектом, а цель и эффект манипуляции должны быть масштабными, например, от континентальных до глобальных. Таким образом можно рассмотреть региональную и глобальную геоинженерию.

Региональными проектами в данном случае могут считаться проекты, которые не повлекут за собой изменений дальше предполагаемого региона действия. Так, например, ученые выделяют арктическую геоинженерию – идеи, которые помогают льдам Арктики и Антарктики не таять. Одним из последних был проект по закреплению ледника Туэтса в Западной Антарктике. Ученые предлагали построить четыре подводные колонны высотой 300 метров, чтобы удержать ледник на месте – сползая вниз, он захватывает соседние ледники. По данным исследования 2018 года если ледник Туэтса растает, это приведет к повышению уровня мирового океана на 3 метра. Проект не был реализован.

Еще один такой проект – распыление морской соли над океаном. Так облака будут белее и смогут больше отражать солнечный свет. Интересно, что «случайно» подобный эксперимент уже происходит на протяжении последних ста лет. Морские суда выбрасывают соединения серы своими двигателями и рассеивают солнечный свет, тем самым – охлаждая планету примерно на 0,25o в год. 

Рис. 1. Каналы перебрасывания воды с юга на север в Китае

Рис. 1. Каналы перебрасывания воды с юга на север в Китае

Одним из самых масштабных проектов современности, воплощенных в жизнь, считается перемещение китайских рек (рис. 1). Река Янцзы, которая течет на юге страны, постоянно выходит из берегов и затапливает население. А на севере страны – наоборот, люди страдают от засушливости, потому что река Желтая не такая полноводная. Решение вполне очевидное – перебрасывать излишки воды с юга на север. Для реализации этой идеи разработали проект по созданию трех новых рек – каналов, которые через огромную часть страны будут перекачивать миллиарды кубометров воды на север. Два из трех каналов уже работают, и за время существования по ним было перекачано 30 млрд кубометров воды. 

Проекты глобальной геоинженерии в основном направлены на решение одной глобальной проблемы: проблемы изменения климата. Здесь они делятся на две подгруппы: те, которые направлены на уменьшение поступающей солнечной энергии и те, которые направлены на снижение концентрации СО2 в атмосфере. 

Рис. 2. Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году

Рис. 2. Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году

Извержение в 1991 году вулкана на Филиппинах привело к выбросам в атмосферу около 20 миллионов тонн диоксида серы в стратосферу (рис.2). Это, в свою очередь, повлекло за собой охлаждение Земли на полградуса в течение полутора лет. Ученых эта катастрофа натолкнула на мысль распыления аэрозолей в стратосферу – для увеличения отражательной способности планеты. На текущий момент такая идея уменьшения поступающей солнечной энергии – самая изученная в солнечной геоинженерии. Для ее реализации нужно 60 000 вылетов самолетов в год, которые будут распылять эти аэрозоли. 

Но есть и более невероятные предложения. В работе от 2018 года в Journal of Aerospace Technologyand Management описывается идея запуска огромного космического щита в точку Лагранжа – «равновесия» между притяжением Земли и Солнца (рис. 3). Щит должен выполнять функцию рассеивания и отправлять в космос всего лишь 2% солнечного света, который раньше попадал на Землю. Так температура планеты будет охлаждаться. 

Рис. 3. Щит в точке Лагранжа для рассеивания солнечного света

Рис. 3. Щит в точке Лагранжа для рассеивания солнечного света

Но все проекты по уменьшению поступления солнечных лучей на Землю не исключают увеличение выбросов углекислого газа в атмосферу. Здесь в игру вступают геоинженерные проекты, которые направлены на снижение концентрации СО2. Одним из самых распространенных считается подкормка океана ионами железа, что приведет к росту фитопланктона, активно поглощающего углекислый газ. Когда планктон умирает – он опускается на дно, и углекислый газ остается там. 

Рис.4. Пример работы технологии «прямого захвата»

Рис.4. Пример работы технологии «прямого захвата»

Технология, которую очень ждут в области снижения концентрации СО– это технология «прямого захвата» углекислого газа, когда его можно будет извлекать прямо из атмосферы. Это, своего рода, очистительные фильтры – воздух, попадая внутрь, очищается от СО2 и возвращается обратно (рис. 4). Этот процесс должен происходить непрерывно. Но в таком случае возникает вопрос хранения и перемещения резервуаров с извлечённым углекислым газом. 

Проблема геоинженерных проектов в том, что такие манипуляции над природой могут запустить «критические факторы», которые приведут к поломке всей системы климата на планете. И самое проблемное здесь – никто не может просчитать, как обернется тот или иной проект, есть только предположения. В таких масштабных проектах пойти не так может все что угодно. Некоторые ученые считают, что при распылении аэрозолей в течение нескольких лет и с последующим прекращением Земля начнет нагреваться в несколько раз быстрее. Есть также расчеты, которые утверждают, что из-за нехватки солнечного света пострадает сельское хозяйство.

Еще одно безумие – стоимость. Проекты таких масштабов будут требовать колоссальных вложений и огромное количество человеческих ресурсов. При этом вопросы, какая страна должна вкладываться, как это будет регулироваться и кто должен быть ответственен – повисают в воздухе.

Сейчас на реализацию масштабных геоинженерных проектов действует мораторий, введенный Конвенцией ООН о биологическом разнообразии в 2010 году. Он возобновляется каждые два года. Такие проекты воздействуют на все человечество и очень трудно рассчитать конечное влияние на жизнь на Земле. Потому что сам климат и планета – системы чувствительные. Но такие проекты важны как минимум для того, чтобы человечество задумывалось: нужно ли нам вообще действовать, уравновешивая одно вмешательство другим, или мы можем для начала изменить свое влияние уже сейчас. 

Как минимум, второе будет дешевле. 

 

Источники:

  1. https://deru.qaz.wiki/wiki/Geoengineering#Begrifflichkeit_und_Klassifizierung
  2. https://knife.media/geoengineering/
  3. https://clck.ru/Tvg3i
  4. https://cyberleninka.ru/article/n/geoinzheneriya-kak-sposob-borby-s-klimaticheskimi-izmeneniyami-polza-ili-vred/viewer
  5. https://cont.ws/@drozd/1803163
  6. https://www.britannica.com/technology/safety-engineering
  7. https://www.nature.com/articles/d41586-018-07533-4
  8. https://focus.ua/technologies/437358-zakryto_na_rekonstruktsiiu_mozhet_li_geoinzheneriia_spasti_zemliu_ot_globalnogo_potepleniia

Изображения: 

  1. https://avatars.mds.yandex.net/get-zen_doc/198554/pub_5f900dc56dc8f92edac42fee_5f916393c2b29d22941ad50e/scale_1200
  2. https://joy-pup.com/wp-content/uploads/2019/12/Carbon-578x300.jpg
  3. https://clck.ru/TvfzJ
  4. https://climatechange.searca.org/images/2018ZMCEHarvested/GettyImages_50334199.0.jpg
  5. https://www.nationalgeographic.com/climate-change/how-to-fix-it/assets/img/world/world_og.jpg