En solreflektor til Jorden? Forskere udforsker de potentielle risici og fordele

Ni af de varmeste år i menneskehedens historie har fundet sted i det sidste årti. Uden et større skift i denne klimabane, livets fremtid på Jorden er i tvivl. Skal mennesker, hvis fossildrevne samfund driver klimaændringerne, bruge teknologi til at bremse den globale opvarmning?

Hver måned siden september 2019 har Climate Intervention Biology Working Group, et team af internationalt anerkendte eksperter inden for klimavidenskab og økologi, er samlet på afstand for at bringe videnskaben til at tage stilling til dette spørgsmål og konsekvenserne af geoengineering af en køligere Jord ved at reflektere en del af solens stråling væk fra planeten - en klimainterventionsstrategi kendt som solar radiation modification (SRM).

Gruppens banebrydende papir, "Potentielle økologiske påvirkninger af klimaintervention ved at reflektere sollys til at afkøle Jorden, " blev offentliggjort i den seneste Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).

"At deltage i denne arbejdsgruppe har været ret øjenåbnende for mig, " sagde medforfatter Peter Groffman, en økosystemøkolog ved Advanced Science Research Center på The Graduate Center, CUNY og Cary Institute of Ecosystem Studies. "Jeg var ikke klar over, at modellering af klimaintervention var så avanceret, og jeg tror, ​​at klimamodellere var uvidende om kompleksiteten af ​​de økologiske systemer, der blev påvirket. Det er en stærk påmindelse om vigtigheden af ​​behovet for tværfaglig analyse af komplekse problemer inden for miljøvidenskab."

Det tværfaglige team ledes i fællesskab af Phoebe Zarnetske, samfundsøkolog og lektor ved Michigan State Universitys afdeling for Integrativ Biologi og Økologi, Udvikling, og adfærdsprogram, og økolog Jessica Gurevitch, anerkendt professor ved Institut for Økologi og Evolution ved Stony Brook University.

Samtaler mellem Gurevitch og klimaforsker Alan Robock, fremtrædende professor ved Institut for Miljøvidenskab ved Rutgers University, gav anledning til pionergruppen, som er mere bevidst end de fleste om, at geoengineering af Jordens atmosfære er mere end blot et science-fiction-scenarie.

"Der er mangel på viden om virkningerne af klimaindgreb på økologi, sagde Zarnetske. Som videnskabsmænd, vi er nødt til at forstå og forudsige de positive og negative virkninger, det kan have på den naturlige verden, identificere vigtige videnshuller, og begynde at forudsige, hvilke indvirkninger det kan have på terrestriske, marine, og ferskvandsarter og økosystemer, hvis det blev vedtaget i fremtiden."

Omkostningerne og teknologien, der er nødvendig for at reflektere solens varme tilbage i rummet, er i øjeblikket mere opnåelige end andre ideer til klimaindgreb som at absorbere kuldioxid (CO ₂ ) fra luften. Arbejdsgruppen forudser deres livlige diskussioner, og open access paper vil tilskynde til en eksplosion af videnskabelig undersøgelse af, hvordan en klimainterventionsstrategi kendt som solar radiation modification (SRM), sideløbende med reduktion af drivhusgasemissioner, ville påvirke den naturlige verden.

Gennemførligheden af ​​planetarisk SRM-indsats afhænger af nøjagtige forudsigelser af dets utallige resultater leveret af de veletablerede computersimuleringer af Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP). Det PNAS papir lægger grundlaget for at udvide GeoMIP's omfang til at omfatte den utrolige rækkevidde og mangfoldighed af Jordens økosystemer.

"Mens klimamodeller er blevet ret avancerede til at forudsige klimaresultater af forskellige geoingeniørscenarier, vi har meget lidt forståelse af, hvad de mulige risici ved disse scenarier kan være for arter og naturlige systemer, "forklarede Gurevitch. "Er risikoen for udryddelse, artssamfundsændringer, og behovet for, at organismer migrerer for at overleve under SRM, der er større end klimaforandringer, eller reducerer SRM risiciene forårsaget af klimaændringer?"

"De fleste af GeoMIP-modellerne simulerer kun abiotiske variabler, men hvad med alle de levende ting, der påvirkes af klimaet og er afhængige af energi fra solen?" Zarnetske tilføjede. "Vi er nødt til bedre at forstå de mulige påvirkninger af SRM på alt fra jordmikroorganismer til monark-sommerfugle-vandringer til marine systemer."

Zarnetskes Spatial and Community Ecology Lab (SpaCE Lab) har specialiseret sig i at forudsige, hvordan økologiske samfund reagerer på klimaændringer på tværs af skalaer fra mikrokosmos til det globale, hvilket gør den enestående klar til at hjælpe arbejdsgruppen med at belyse vitale data til fremtidige SRM-scenarier såsom stratosfærisk aerosolintervention (SAI), papirets fokus.

SAI ville reducere noget af solens indkommende stråling ved at reflektere sollys tilbage i rummet, svarende til, hvad der sker efter store vulkanudbrud. Teoretisk set, det ville være muligt kontinuerligt at genopfylde skyen og kontrollere dens tykkelse og placering for at opnå en ønsket måltemperatur.

Men papiret afslører den under-researchede kompleksitet af kaskadeforhold mellem økosystemfunktion og klima under forskellige SAI-scenarier. Faktisk, de argumenterer, afbødning af klimaændringer skal fortsætte, uanset om SRM vedtages, og spørgsmålet er, om noget eller noget SRM kan være gavnligt ud over dekarboniseringsbestræbelserne.

"Selvom SAI kan afkøle Jordens overflade til et globalt temperaturmål, afkølingen kan være ujævnt fordelt, påvirker mange økosystemfunktioner og biodiversitet, " Sagde Zarnetske. "Regnfald og overflade ultraviolet stråling ville ændre sig, og SAI ville øge sur nedbør og ville ikke afbøde havforsuring."

Med andre ord, SRM er ikke en magisk kugle til at løse klimaændringer. Indtil arbejdsgruppens indsats inspirerer til ny forskning i effekter af forskellige klimaindgrebsscenarier, SRM er mere beslægtet med et skud i mørket.

"Vi håber, at dette papir vil skabe meget mere opmærksomhed omkring dette spørgsmål og et større samarbejde mellem forskere inden for klimavidenskab og økologi, " tilføjede Gurevitch.

Climate Intervention Biology-arbejdsgruppen er finansieret af National Science Foundation og vil være vært for sessioner på to kommende videnskabelige konferencer:"Biosphere Responses to Geoengineering" på The American Association for the Advancement of Science (AAAS) årsmøde i denne måned, og hos The Ecological Society of America i august, 2021.