Jak wynika z badań przeprowadzonych pod kierunkiem naukowców z Indiana University, rozpraszanie w atmosferze cząstek odbijających światło słoneczne może spowolnić szybkie topnienie w Zachodniej Antarktyce i zmniejszyć ryzyko katastrofalnego wzrostu poziomu morza.
Badanie, jedno z pierwszych, które analizuje wpływ inżynierii klimatycznej na Antarktydę, pojawiło się w chwili, gdy naukowcy podnieśli alarm w związku ze wzrostem prawdopodobieństwa przyspieszonej utraty lodu na Antarktydzie Zachodniej w tym stuleciu. Praca ukazała się w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Atmphers.
„Nawet jeśli świat osiągnie ambitny cel, jakim jest ograniczenie globalnego ocieplenia do 1,5 stopnia Celsjusza powyżej poziomu przedindustrialnego – do czego nie zmierzamy – będziemy świadkami znacznego wzrostu poziomu morza” – powiedział Paul Goddard, asystent naukowy na Wydziale Nauk o Ziemi i Atmosferze IU College of Arts and Sciences oraz główny autor badania. „Badanie sposobów odbijania światła słonecznego w przestrzeń kosmiczną, zanim zostanie ono wchłonięte przez system klimatyczny Ziemi, może pomóc nam zyskać więcej czasu na zajęcie się zmianami klimatycznymi i uniknięcie lub opóźnienie punktów krytycznych dla klimatu, takich jak zapadnięcie się pokrywy lodowej Antarktyki Zachodniej”.
Oprócz Goddarda współautorami artykułu są adiunkt nauk o Ziemi i atmosferze IU Ben Kravitz; Douglas MacMartin i Daniele Visioni z Uniwersytetu Cornell; Ewa Bednarz z Państwowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej; i Walker Lee z Narodowego Centrum Badań Atmosferycznych.
W badaniu zbadano formę inżynierii klimatycznej zwaną wtryskiem aerozolu stratosferycznego, podczas której duże ilości drobnych kropelek siarki są uwalniane do stratosfery przez flotę samolotów, co stanowi proponowaną metodę kontrolowania globalnej temperatury.
Podejście to naśladuje sytuację, gdy duży wulkan wyrzuca ogromne ilości cząstek do górnych warstw atmosfery i powoduje efekt chłodzenia, który może trwać miesiące lub lata. Zostało to niedawno omówione w raporcie Białego Domu, w którym nakreślono potencjalny program badawczy dotyczący wstrzykiwania aerozolu do stratosfery i rozjaśniania chmur morskich, co stanowi kolejną proponowaną strategię chłodzenia planety.
Dziesięć z najgorętszych lat w historii miało miejsce w ciągu ostatnich 14 lat. Obejmuje to rok 2023, który jest na dobrej drodze do wyprzedzenia 2016 jako najgorętszego roku w historii. Gwałtowny wzrost globalnej temperatury zbiegł się z bezprecedensowymi falami upałów, pożarami, gwałtownymi powodziami i innymi skutkami klimatycznymi na całym świecie.
W swoim badaniu badacze i współpracownicy z IU wykorzystali wysokowydajne komputery i globalne modele klimatyczne do symulacji różnych scenariuszy wstrzykiwania aerozolu do stratosfery, identyfikując strategię chłodzenia o największym potencjale spowolnienia utraty lodu na Antarktydzie. Część analizy danych przeprowadzona na potrzeby badania odbyła się w klastrze komputerowym o dużej pamięci, Carbonate, należącym do IU University Information Technology Services.
„To, gdzie uwalniane są aerozole, ma ogromne znaczenie i może w różny sposób wpływać na klimat” – powiedział Goddard. „W tym przypadku odkryliśmy, że uwalnianie aerozoli stratosferycznych na różnych szerokościach geograficznych w tropikach i subtropikach, z większym udziałem na półkuli południowej, jest najlepszą strategią ochrony lodu lądowego na Antarktydzie, ponieważ pomaga utrzymać ciepłe wody oceaniczne z dala od półki lodowe.”
Naukowcy przeprowadzili symulację 11 różnych scenariuszy wtrysku aerozolu do stratosfery. Trzy przypadki obejmowały różne szerokości geograficzne – co uznano za najbardziej prawdopodobne podejście do wdrożenia wtryskiwania aerozoli stratosferycznych – z docelowymi temperaturami na poziomie 1,5, 1 i 0,5 stopnia Celsjusza powyżej poziomu przedindustrialnego. Symulacje, które rozpoczęły się w 2035 r. i trwały do 2070 r., obejmowały scenariusz umiarkowanych emisji bez wtryskiwania aerozolu do stratosfery, który posłużył jako kluczowy punkt porównawczy.
Chociaż symulowane scenariusze z wtryskiwaniem aerozolu stratosferycznego na różnych szerokościach geograficznych wykazały korzyści w zakresie utraty lodu na Antarktydzie, potrzebne są dalsze badania, aby określić ilościowo zmianę szybkości topnienia, powiedział Goddard.
Warto zauważyć, że kilka scenariuszy wstrzykiwania na jednej szerokości geograficznej faktycznie przyspieszyło utratę lodu na Antarktydzie z powodu przesunięcia dominujących wiatrów na południe, przyciągającego ciepłe wody oceaniczne w stronę szelfów lodowych.
„Jeśli kiedykolwiek będziemy mieć wpływ na klimat, sposób, w jaki to zrobimy, naprawdę ma znaczenie” – powiedział Goddard.
Niektóre zagrożenia związane z wstrzykiwaniem aerozoli do stratosfery obejmują na przykład zmiany w regionalnych wzorach opadów i możliwość „szoku końcowego”, czyli szybkiego powrotu globalnej temperatury do poziomu wstrzykiwania aerozoli sprzed stratosfery, w przypadku przerwania trwającego dziesięciolecia leczenia.
Badanie poszerza wiedzę na temat korzyści i wad celowego chłodzenia planety, a koncepcja ta jest coraz szerzej omawiana w miarę jak skutki zmian klimatycznych stają się coraz bardziej widoczne, powiedział Kravitz.
„Jeśli społeczeństwo zdecyduje, że pewnego dnia chce zająć się geoinżynierią, musimy lepiej zrozumieć, co wiemy, a czego nie wiemy” – powiedział. „Zaczynamy uzupełniać niektóre luki w wiedzy na temat zagrożeń i regionalnych skutków zarządzania promieniowaniem słonecznym, ale należy przeprowadzić o wiele więcej badań, zanim ktokolwiek będzie mógł stwierdzić, czy rzeczywiście warto kontynuować prace w tym zakresie. Dotyczy to zarówno Antarktydy, jak i reszty planety.”