С продолжающимся ростом выбросов CO₂ всё больше политиков, учёных и защитников окружающей среды рассматривают возможность применения геоинженерных решений, чтобы предотвратить климатическую катастрофу. Такие меры могут повлиять на всё: от количества осадков до глобальных запасов продовольствия, что делает ставки чрезвычайно высокими.
Вкратце, манипулирование другими аспектами климатической системы Земли может снизить некоторые последствия изменения климата. Но удивительная сложность нашей планеты усложняет каждое из этих предложений.
Климатологи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) проанализировали два подхода, которые предполагают уменьшение количества солнечного света, согревающего поверхность Земли:
* Посев облаков над восточной частью Тихого океана;
* Введение аэрозолей в стратосферу.
Моделирование локальных эффектов на Тихий океан показало, что первая стратегия полностью нарушит один из основных климатических циклов планеты — Эль-Ниньо — Южное колебание (ЭНСО). В то же время вторая стратегия практически не повлияет на систему.
Результаты, опубликованные в журнале Earth’s Future, подчёркивают важность учёта широкого спектра последствий, которые могут иметь любые геоинженерные решения.
«Мы должны быть осторожны с реализацией предложений по геоинженерии, пока полностью не поймём, что произойдёт», — сказал первый автор Чен Син, докторант Школы экологических наук и менеджмента имени Брена при UCSB.
Син и его коллега, аспирант Брен Кал и Пфлегер, интересовались тем, как геоинженерия может повлиять на морские экосистемы. Но для понимания этого требуется учёт их воздействия на климатические циклы океана, главным из которых является Эль-Ниньо — Южное колебание (ЭНСО).
Эль-Ниньо — Южное колебание (ЭНСО)
ЭНСО — это двух-семилетний климатический цикл, который сдвигает распределение тёплой воды в тропической части Тихого океана. Это имеет глубокие последствия для глобальных погодных условий и атмосферной циркуляции. Например, годы Эль-Ниньо приносят тёплые воды на западное побережье Америки вдоль экватора, вызывая влажные зимы в Калифорнии. В то же время Южная и Юго-Восточная Азия испытывают более сильные муссоны, когда западная часть Тихого океана нагревается в годы Ла-Нинья.
Два предложения по геоинженерии, которые оценили авторы, предполагают выброс аэрозолей в атмосферу; разница заключается в их типе и высоте.
Посев облаков, или осветление морских облаков (MCB), предполагает введение морской соли в пределах 2 километров от поверхности для создания более отражающего облачного покрова над океанами. Тем временем инъекции стратосферных аэрозолей (SAI) блокируют солнечный свет, выпуская сульфаты высоко в атмосфере.
Сторонники геоинженерии иногда нацелены на восточные стороны океанских бассейнов (западные побережья континентов) для осветления морских облаков из-за их сильного влияния на глобальную температуру. К сожалению, особенно сильное влияние на ЭНСО оказывает юго-восточная часть Тихого океана.
«Развёртывание MCB в субтропической восточной части Тихого океана резко снижает амплитуду ЭНСО примерно на 61%», — пишут авторы.
«Трудно заставить ЭНСО так сильно измениться за такой короткий промежуток времени», — сказала доцент Саманта Стивенсон, соавтор исследования и научный руководитель Син и Пфлегер.
Осветление морских облаков работает за счёт создания облаков с более многочисленными, но меньшими каплями. В результате получается более отражающее облако, которое сохраняет поверхность под ним более прохладной. Однако эти более мелкие капли препятствуют образованию дождевых капель, что приводит к более сухим условиям с меньшим количеством местных осадков.
Когда этот прохладный воздух движется в центральную часть Тихого океана, он уменьшает испарение, которое приводит в движение атмосферную конвекцию, ещё больше высушивая регион. Это охлаждение и осушение восточной части Тихого океана усиливает ветры вдоль экватора. В результате в небе становится суше, прохладнее и ветренее, с более сильным апвеллингом и более низкими температурами поверхности моря. Другими словами, ЭНСО терпит крах.
Авторы считали, что предложения могут иметь последствия, «но мы не ожидали, что две трети дисперсии ЭНСО исчезнут», — сказал Син. Последствия кажутся очевидными: «Не делайте MCB над восточной частью Тихого океана, потому что это может вызвать сверхсильные цепные реакции из-за исчезновения ЭНСО».
В отличие от серьёзных последствий морского облачного осветления, стратосферные аэрозольные инъекции практически не повлияли на ЭНСО. Так в чём же разница?
Ответ может быть связан с высотой и пространственным распределением облачных частиц. MCB более сконцентрировано и находится ближе к поверхности, в то время как SAI проводится высоко в атмосфере, где частицы более рассредоточены. Это означает, что охлаждающее влияние SAI более равномерно распределено и менее разрушительно для тропической части Тихого океана.
Однако это не обязательно означает, что все стратегии MCB будут иметь столь разрушительное воздействие на ЭНСО. По словам Стивенсон, эти симуляции MCB оказывают такое воздействие из-за особенностей этого конкретного места в восточной части Тихого океана.
«Мы не говорим, что все MCB убьют ЭНСО. Мы просто говорим, что это произойдёт, если вы сделаете это в этом конкретном регионе», — сказала она. Мы могли бы провести морское облачное осветление в другом месте, добавила она, но нам потребовалось бы более масштабное вмешательство, чтобы получить такое же количество глобального охлаждения.
Конечно, бездействие также будет иметь последствия. Стремительное изменение климата, безусловно, нарушит основные природные циклы, экосистемы и социальные системы. Что касается ЭНСО, учёные в настоящее время не знают, что с ним произойдёт. Но это само по себе является поводом для осторожности.
«Нет ничего, что могло бы сравниться со скоростью, с которой ЭНСО изменится в этих экспериментах с MCB», — сказала Стивенсон. «Он просто не падает естественным образом на 60% за 10 лет даже при изменении климата».
Блокирование солнечного света, достигающего Земли, также снизит фотосинтетическую активность, снижая продуктивность сельскохозяйственных культур, лесов и, что особенно важно, морских водорослей. Водоросли составляют основу океанической пищевой сети и производят около 70% кислорода в атмосфере. Команда планирует изучить влияние, которое эти предложения могут оказать на морские экосистемы.
Это исследование подчёркивает важность понимания нюансов и компромиссов при разработке и выборе геоинженерных решений. «Две интервенции могут достичь одной и той же глобальной цели по потеплению и иметь чрезвычайно разные региональные климатические последствия», — сказала Стивенсон. «Самый важный вопрос: «Думаем ли мы обо всех потенциальных последствиях?»
Предоставлено:
* University of California — Santa Barbara (Калифорнийский университет — Санта-Барбара).