Наука: Геоинженеринг

Содержание

Геоинженеринг

Заявления | Публикации в специализированных и научных журналах | Публикации в СМИ | Международные совещания экспертов

Возможные методы доставки аэрозоля в стратосферу

(иллюстрация с обложки журнала Geoph. Res. Lett., окт, 2009)

Геоинженеринг - это методы воздействия на климатическую систему Земли с целью сдерживания климатических изменений.
«Геоинженеринговые» методы можно разделить на следующие три категории:

1) снижение уровня атмосферных парниковых газов через крупномасштабные методы (распространение биологических организмов в океане или облесение с использованием нехарактерных для данных территорий (неаборигенных видов)

2) достижения охлаждения Земли путём отражения солнечного света (внесение отражающих частиц в атмосферу, размещение в космосе зеркал, увеличение отражающей способности поверхности Земли или изменение количества и видов облаков)

3) другие крупномасштабные методы, направленные на снижение климатических изменений и их последствий (например, строительство вертикальных насосов в океане, которые увеличат перенос тепла в глубины океана)

Среди наиболее известных методов геоинженеринга - распыление в атмосфере сульфатного аэрозоля для снижения приходящей к Земле солнечной радиации.

Заявления

20 июля 2009 г. Американское метеорологическое общество (American Meteorological Society-AMS) опубликовало заявление «Геоинженеринг климатической системы» в котором обсуждается возможность крупномасштабного воздействия на климатическую систему Земли для противодействия изменениям климата из-за увеличивающейся эмиссии антропогенных парниковых газов.

В Заявлении говорится, что проведенные исследования к настоящему времени не выявили, смогут ли крупномасштабные «геоинженеринговые» методы (ГМ) привести к значительным результатам или эти результаты будут в значительной степени превосходить отрицательные последствия. Следовательно, ГМ должны рассматриваться с осторожностью, так как воздействие на климатическую систему способно вызвать неблагоприятные и непредсказуемые последствия. Развитие любых новых методов, включая «геоинженеринговые», требует ресурсов, которые могли бы быть более продуктивно использованы для других целей. Даже если ГМ будут эффективными и полезными в целом, то они маловероятно смогут предотвратить серьёзные последствия увеличивающейся концентрации парниковых газов. Например, увеличение отражения солнечной радиации не предотвратит прямых последствий увеличения концентрации СО2: таких как повышение кислотности океана или изменение структуры и функций биологических систем».
АMS рекомендует:
• усилить исследования научного и технического потенциала ГМ, включая исследования преднамеренных и непреднамеренных последствий для окружающей среды;
• координировать изучение исторических, этических, правовых и социальных последствий ГМ, которые составляют международные, междисциплинарные и межпоколенческие вопросы и включают уроки из прошлого по модификации погоды и климата;
• развивать анализ политических возможностей для расширения открытого и международного взаимодействия в изучении ГМ наряду с ограничениями на безрассудные намерения по управлению климатической системой. ГМ не заменят дальнейших значительных сокращений выбросов и развития адаптации, но он сможет внести вклад в ответственную стратегию управления рисками, для замедления изменения климата и смягчения некоторых негативных последствий. Положительный потенциал, способный помощь обществу справиться с климатическими изменениями и связанные с ГМ риски требуют адекватного изучения, открытого для рассмотрения и соответствующего правилам.
Заявление размещено на сайте AMS
(бюллетень "Изменение климата" №6, сентябрь 2009 г.)

1 сентября 2009 г. Королевское научное общество Великобритании (Royal Society) опубликовало Доклад по геоинженеринговым методам воздействия на климатическую систему Земли «Geoengineering the climate: science, governance and uncertainty». Доклад размещен на сайте Royal Society
В работе над Докладом, продолжавшейся 12 месяцев, участвовали 12 ведущих специалистов в области естественных и социальных наук, экономики и международного права.
Основные рекомендации Доклада:
• Страны-участницы РКИК ООН должны усилить политику сокращения выбросов парниковых газов, и в частности согласиться предпринять необходимые меры для сокращения выбросов на 50% к 2050 г. относительно 1990 г. и продолжать эту практику в дальнейшем
• Геоинженеринговые методы должны рассматриваться только как часть широкого пакета возможностей связанных с изменением климата. Методы связанные с удалением из атмосферы СО2 должны рассматриваться как предпочтительные по сравнению с методами по управлению достигающей поверхности Земли солнечной радиации.
• Соответствующие ведомства Великобритании должны выделить на проведение геоинженеринговых исследований в ближайшие 10 лет сумму, соответствующую 10 млн. фунтов стерлингов ежегодно.
• Метеорологическое общество Великобритании в взаимодействии с международными партнерами в области исследований должны разработать кодекс проведения геоинженеринговых исследований и разработать рекомендации для международного научного сообщества по добровольной основе управления такими исследованиями.
(бюллетень "Изменение климата" №7, октябрь 2009 г.)

Международные совещания экспертов

1. Совещание экспертов проекта Stratospheric Processes And their Role in Climate (SPARC) по воздействию извержений вулканов на климат (Цюрих, Щвейцария, 8-9 июля 2009 г.) Отчёт о совещании - бюллетень SPARC №34, янв. 2010, стр.10-14
2. Совещание экспертов (Португалия, __июня 2009 г.)

Публикации по геоинженерингу в российских и иностранных специализированных и научных журналах

26. Чернокульский А.В., Елисеев А.В., Мохов И.И. Аналитические оценки эффективности предотвращения потепления климата контролируемыми аэрозольными эмиссиями в стратосферу // Метеорология и гидрология. 2010. N.5. C.16-26

25. «Опасный соблазн». Журнал "Экология и жизнь",фев. 2010. Авторы: В.П.Мелешко - доктор ф.-м. н., главный научный сотрудник, заведующий отделом Главной геофизической обсерватории (ГГО) им. А.И. Воейкова, В.М. Катцов – д. ф.-м. н., директор ГГО, И.Л. Кароль – д.ф.-м.н., профессор, заведующий лабораторией ГГО.

24. Robock A., Marquardt A., Kravitz B., Stenchikov G., Benefits, risks, and costs of stratospheric geoengineering, Geophys. Res. Lett., vol.36, doi:10.1029/2009GL039209, 2009 тезисы статьи
Рассматриваются различные варианты внесения (с оценкой ежегодной стоимости применения) сернистого аэрозоля в стратосферу с целью сдерживания глобального потепления, в частности с использованием существующих высотных легких и тяжелых военных самолетов, артиллерии, многокилометровых высотных башен и баллонов. По мнению авторов из США к положительным последствиям «стратосферного геоинженеринга» (СГ) относятся: охлаждение Земли, уменьшение таяния льда в Арктике и на суше, уменьшение повышения уровня океана, увеличение продуктивности растительности и поглощения земными экосистемами СО2. К отрицательным: региональные последствия (засухи в Африке и Азии), продолжение повышения кислотности океана, разрушение озонного слоя, влияние на окружающую среду, менее голубое небо, меньшая солнечная радиация для солнечной энергетики, быстрое повышение температуры при приостановке реализации СГ, возможность человеческой ошибки и неизвестных последствий, применение военных технологий, ухудшение условий для функционирования оптической астрономии, опасность управления влиянием на климат кем-либо, правовые и моральные аспекты.
Источник: бюллетень "Изменение климата", №8, ноябрь, 2009 г.

23. Елисеев А.В., Мохов И.И. (ИФА РАН), Модельные оценки эффективности ослабления и предотвращения глобального потепления климата в зависимости от сценариев контролируемых аэрозольных эмиссий в стратосферу, Известия РАН. Физика атмосферы и океана, т.45, №2, стр.232-244, 2009 Аннотация

22. Елисеев А.В., Мохов И.И., Карпенко А.А., Предотвращение глобального потепления с помощью контролируемых эмиссий аэрозолей в стратосферу: глобальные и региональные особенности отклика температуры по расчётам с КМ ИФА РАН, Оптика атмосферы и океана, т.22, №6, 2009 Аннотация

21. Елисеев A.В., A.В.Чернокульский, А.А.Карпенко, И.И.Мохов (ИФА РАН), Global warming mitigation by sulphur loading in the stratosphere : dependence of required emissions on allowable residual warming rate, Theoretical Applied Climatology, сентябрь, 2009.
Название на русском: “Предотвращение глобальной потепления климата с помощью эмиссий серы в стратосферу: Зависимость эмиссий от допустимой скорости глобального потепления”
С использование климатической модели промежуточной сложности КМ ИФА РАН оценена эффективность предотвращения глобального потепления климата с помощью эмиссий соединений серы в стратосферу. В ансамблевых численных экспериментах при сценарии антропогенного воздействия SRES A1B с варьированием ряда управляющих параметров модели получено, что для полного предотвращения глобального потепления в конце XXI века необходимая интенсивность эмиссий серы в стратосферу составляет > 10 ТгS/год. Однако интенсивность таких эмиссий может быть уменьшена, если допустима неполная компенсация глобального потепления. Так, если максимально допустимый коэффициент тренда глобальной приповерхностной температуры Sg в каждое десятилетие XXI века составляет 0.10 К/за 10 лет (0.15 К / за 10 лет), то в указанный период достаточной является интенсивность эмиссий 4-14 ТгS / год (2-7 ТгS / год). Тем не менее, даже при полной компенсации потепления климата на глобальном уровне развиваются региональные аномалии приповерхностной температуры, по абсолютной величине достигающие 1 К, а глобальное количество осадков уменьшается на 10%. При прекращении компенсирующих эмиссий в стратосферу их температурный эффект быстро исчезает с развитием интенсивного регионального и глобального потепления (до нескольких кельвинов в десятилетие). Показано, что климатическая эффективность компенсирующих эмиссий серы в стратосферу существенно зависит от вертикальной локализации формирующегося аэрозольного слоя.
(Источник: бюллетень "Изменение климата", №8, ноябрь, 2009 г.)

20. Израэль Ю.А., Захаров В.М., Петров Н.Н., Рябошапко А.Г., Иванов В.Н., Савченко А.В., Андреев Ю.В., Пузов Ю.А., Данелян Б.Г., Куляпин В.П., Натурный эксперимент по исследованию прохождения солнечного излучения через аэрозольные слои, Метеорология и гидрология , №5, стр.5-13, 2009. Аннотация

19. Ю.А.Израэль, В.М.Захаров, Н.Н.Петров и др. Натурные исследования геоинженерного метода сохранения современного климата с использованием аэрозольных частиц, Метеорология и гидрология , №10, стр.5-10, 2009 Аннотация

18. Brovkin V., Petoukhov V., Claussen M., Bauer E., Archer D., Jaeger C., Geoengineering climate by stratospheric sulfur injections: Earth system vulnerability to technological failure, Climatic Change, 92, p.243–259, 2009. текст статьи
Название на русском: «Геоинженерное воздействие на климат путём инъекции стратосферной серы: уязвимость климатической системы Земли к технологическому провалу».
Авторы статьи, ученые из Германии и США, на основе численного моделирования атмосферы, исследовали сценарии внесения серного аэрозоля в стратосферу с целью компенсации глобального потепления, связанного с увеличением концентраций антропогенных парниковых газов. По мнению авторов, вследствие чрезвычайно долгого нахождения антропогенных парниковых газов в атмосфере, внесение значительного количества аэрозоля должно продолжаться в течение тысяч лет. Прекращение внесения аэрозоля в стратосферу может привести к резкому росту температуры (до 5°С) в течение нескольких десятилетий.
(бюллетень "Изменение климата" №1, апрель 2009 г.)

17. Tilmes S., Muller R., Salawitch R., The Sensitivity of Polar Ozone Depletion to Proposed Geoengineering Schemes, Science, 320, doi: 10.1126/science.1153966, 2008 . тезисы статьи
С использованием климатической модели, включающей блок расчета химических составляющих атмосферы, проведено исследование влияния на атмосферные процессы возможного заброса аэрозольных частиц для сдерживания климатических изменений (в отличие от предыдущих исследований с учётом влияния на химические процессы стратосферы, включая ответственную за интенсивное разрушение озона гетерогенную химию). Рассматривая сценарий роста выбросов А1В и, учитывая дополнительное постоянное распределение внесенных в атмосферу аэрозольных частиц, установлено, что в сравнении с контрольным расчетом увеличение температуры тропосферы задерживается примерно на 40 лет. При этом наблюдаются значительные изменения осадков и температуры. Восстановление озонного слоя в Антарктике задерживается примерно на 30 лет. В Северном полушарии вследствие усиления полярного вихря и более низких температур стратосферы в сравнении с контрольным расчетом наблюдается значительное увеличение разрушения озона в зимне-весенний период.
Источник: бюллетень "Изменение климата", №5, август 2009 г.

16. Tilmes S., Garcia R., Kinnison D., Andrew Gettelman A., Rasch P., Impact of geoengineered aerosols on the troposphere and stratosphere, J.Geophys.Res., vol. 114, D12305, doi:10.1029/2008JD011420, 2009 тезисы статьи

15. В.П.Мелешко, И.Л.Кароль, В.М.Катцов, П.В.Спорышев, К.Ю.Булгаков, В.А.Фролькис; Реакция равновесного климата на преднамеренную эмиссию стратосферного аэрозоля, рассчитанная по глобальной модели атмосферы и верхнего слоя океана, Труды Главной геофизической обсерватории , №558, 2008.

14. Thomas M., Timmreck C., Giorgetta M., Graf H-F., Stenchikov G.; Simulation of the climate impact of Mt. Pinatubo eruption using ECHAM5 – Part 1: Sensitivity to the modes of atmospheric circulation and boundary conditions Atmos. Chem. Phys., 9, p.757–769, 2009 текст статьи

13. Thomas M., Timmreck C., Giorgetta M., Graf H-F., Stenchikov G.; Simulation of the climate impact of Mt. Pinatubo eruption using ECHAM5 – Part 2: Sensitivity to the phase of the QBO and ENSO Atmos. Chem. Phys., 9, p.3001–3009, 2009 текст статьи

12. Rasch P., Crutzen P., Coleman D., Exploring the geoengineering of climate using stratospheric sulfate aerosols: The role of particle size Geophys.Res. Lett., vol.35, L02809, doi:10.1029/2007GL032179, 2008 тезисы статьи

11. Robock A. 20 reasons why geoengineering may be a bad idea Bull. of the Atomic Scientists 2008, 64, № 2. p. 14–18.

10. Robock A., Oman L., Stenchikov G.L. Regional climate responses to geoengineering with tropical and Arctic SO2 injections // J. Geophys. Res. D. V. 113. N.16. p.16101, 2008.

9. Trenberth K.E., Dai A. Effects of Mount Pinatubo volcanic eruption on the hydrological cycle as an analog of geoengineering // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34. N 15. P. L15702.

8. Wigley T.M.L. A combined mitigation/geoengineering approach to climate stabilization // Science. 2006. V. 314. N 5798. P. 452-454.

7. Crutzen P.J. Albedo enhancement by stratospheric sulfur injections: A contribution to resolve a policy dilemma? // Clim. Change. 2006. V. 77. N 3-4. P. 211-219.

6. Lenton T.M., Vaughan N.E. The radiative forcing potential of different climate geoengineering options // Atmos. Chem. Phys. 2009. V.9 N 1. P.2559-2608

5. Schneider S.H. Earth systems engineering and management // Nature. 2001. V. 409. N 6868. P. 417-421.

4. Schneider S.H. Geoengineering: Could - or should - we do it? // Clim. Change. 1996. V. 33. N 3. P. 291-302.

3. Израэль Ю.А.Эффективный путь сохранения климата на современном уровне - основная цель решения климатической проблемы // Метеорология и гидрология. 2005. N 10. C. 5-9.

2. Gu L., Baldocchi D.D., Wofsy S.C. et al. Response of a deciduous forest to the Mount Pinatubo eruption: Enhanced photosynthesis // Science. 2003. V. 299. No 5615. P. 2035-2038.

1. Krakauer N.Y., Randerson J.T. Do volcanic eruptions enhance or diminish net primary production? Evidence from tree rings // Glob.Biogeochem. Cycles. 2003. V. 17. No 4. P. 1118.

Публикации в СМИ

2. Американский журнал "The Christian Science Monitor" (03.05.2010) Должен ли геоинженеринг быть применен в связи с глобальным потеплением? (Should geoengineering be used to address global warming?)

1. Журнал "Русский Nesweek" (21.09.2009) - "Холодный просчет" Авторы: Никита Максимов, Леонид Рагозин
Человечество может легко и дешево избавиться от глобального потепления. Если, конечно, лекарство не прикончит пациента