Новое исследование, проведенное Гарвардом, показывает, как геоинженерия может быть одним из самых многообещающих решений в области изменения климата и сдерживать наихудшие последствия изменения климата. Ученые уже знают, что солнечная геоинженерия может помочь минимизировать климатические риски. Это предполагает попадание в атмосферу аэрозолей, которые затем отражают солнечный свет и уменьшают глобальное потепление.
Существуют два основных типа геоинженерии: удаление углекислого газа и изменение солнечной радиации. Для удаления углекислого газа, также известного как улавливание углерода, используются гигантские машины, которые высасывают парниковые газы из атмосферы. Хотя эта технология была впервые обнаружена в 1970-х годах, сегодня она намного эффективнее.
Политики и ученые-климатологи одинаково приветствуют улавливание углерода, но, к сожалению, это дорого обходится. Однако ученые начали работать над экономическими способами использования технологии.
В то время как улавливание углерода довольно просто, модификация солнечного излучения немного сложнее. Этот метод, также известный как солнечная геоинженерия, отражает солнечный свет от поверхности Земли. Таким образом, увеличивается альбедо поверхности или количество солнечного света, отражаемого поверхностью Земли. Увеличивая отражательную способность поверхности планеты, ученые могут использовать солнечную геоинженерию для отражения солнечного света и охлаждения планеты.
Яркие поверхности, такие как снег и лед, отражают большую часть солнечных лучей. Тем не менее, ученым приходится полагаться на геоинженерию, чтобы снизить глобальные температуры в условиях быстрого таяния ледяных щитов.
Некоторые распространенные формы солнечной геоинженерии включают:
- Осветление морских облаков
- Истончение перистых облаков
- Космическая техника
- Вмешательство в стратосферный аэрозоль
Хотя эти методы не могут устранить изменение климата, они могут значительно замедлить его. Не говоря уже о том, что ученые во всем мире начали изучать и другие варианты. Когда дело доходит до геоинженерии, большая часть исследований сосредоточена на уменьшении физических изменений климата. Однако не так много исследований изучали, как солнечная геоинженерия может повлиять на экосистему, особенно на сельское хозяйство.
Как геоинженерия может замедлить изменение климата
Итак, исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) решили это выяснить. Они обнаружили, что, как ни удивительно, солнечная геоинженерия может помочь смягчить некоторые из худших последствий глобального потепления для сельскохозяйственных культур.
Гарвардские исследователи также сотрудничали со следующими организациями:
- Норвежский исследовательский центр и Центр климатических исследований Бьеркнеса;
- Норвежский университет науки и технологий;
- Национальный центр атмосферных исследований в Боулдере;
- Сеульский национальный университет; и
- Китайская академия наук.
Исследование было опубликовано 20 мая 2021 года в журнале Nature Food.
«Исследования в области солнечной геоинженерии должны учитывать, насколько она эффективна для снижения антропогенного воздействия изменения климата», - сказал Дэвид Кейт, профессор прикладной физики в SEAS и профессор государственной политики в Гарвардском университете имени Кеннеди. Школа. «Наша статья помогает заполнить этот пробел, используя лучшую модель сельскохозяйственных культур, встроенную в модель климата, для изучения потенциального влияния солнечной геоинженерии на урожайность сельскохозяйственных культур.”
Для исследования ученые проанализировали три типа солнечной энергетики. Они сосредоточились на инъекциях стратосферных аэрозолей, осветлении морского неба и истончении перистых облаков, а также на том, как они влияют на урожай. В частности, они изучали, как они влияют на глобальные урожаи кукурузы, сахарного тростника, пшеницы, риса, сои и хлопка.
Команда предположила, что будущее будет обычным, когда выбросы останутся такими же, как сегодня. В этом сценарии лучший способ защитить урожай от климатических бедствий - понизить температуру поверхности. Исследователи обнаружили, что все три метода солнечной геоинженерии, перечисленные выше, охлаждают атмосферу в достаточной степени, чтобы повысить урожайность.
Предыдущие исследования показали, что снижение температуры с помощью закачки стратосферного аэрозоля может также уменьшить количество осадков. Это приведет к снижению урожайности богарных культур. Однако в этих исследованиях не учитывался важнейший экологический фактор урожайности и транспирации - влажность.
Влажность играет важную роль в успехе урожая
«Относительная влажность или дефицит давления пара сильнее контролируют использование воды растениями и урожайность сельскохозяйственных культур, чем осадки», - сказал Юаньчао Фань, научный сотрудник Гарвардской программы исследований солнечной геоинженерии и первый автор статьи. «Мы обнаружили, что в более прохладном мире при нескольких сценариях, кроме истончения перистых облаков, будет более высокая относительная влажность, что снизит водный стресс для неорошаемых культур. Наша модель показывает, что изменение количества осадков в результате применения всех трех методов солнечной геоинженерии фактически окажет минимальное влияние на урожай».
Далее команда сравнила, как солнечная геоинженерия и сокращение выбросов влияют на продуктивность сельского хозяйства. Они обнаружили, что сокращение выбросов действительно увеличивает охлаждение и влажность. Однако это не принесет такой пользы урожайности, как геоинженерия. Сокращение количества удобрений CO2 снижает урожайность большинства сельскохозяйственных культур по сравнению с геоинженерией, которая в равной степени снижает температуру.
В исследовании говорится:
«В целом, глобальные урожаи увеличиваются примерно на 10% в соответствии с тремя SG и уменьшаются на 5% в рамках сокращения выбросов».
Это открытие показывает, что наряду с сокращением выбросов следует использовать и другие инструменты. Увеличение азотных удобрений и внесение изменений в землепользование также помогут смягчить климатические риски.
«Климатические риски нельзя устранить с помощью какого-либо одного инструмента; даже если выбросы будут устранены завтра, самые уязвимые люди в мире все равно будут страдать от изменения климата», - сказал Кит. «Политики должны рассмотреть, как сокращение выбросов может быть дополнено конкретными адаптациями на местном уровне, чтобы помочь фермерам уменьшить воздействие климата на сельское хозяйство, а также глобальными действиями, такими как удаление углерода и солнечная геоинженерия».
Соавторами исследования являются Джерри Чипутра, Хелен Мури, Даника Ломбардоцци, Парк Чанг-Юи и Шэнджун Ву. Исследовательская программа солнечной геоинженерии Гарвардского университета помогла частично поддержать исследование.
Заключительные мысли об исследованиях, показывающих, как геоинженерия может замедлить изменение климата
Изменение климата и глобальное потепление стали основными темами для обсуждения в последние годы. Если оглянуться вокруг, становится ясно, что наш климат претерпевает быстрые изменения. Ураганы стали сильнее, лесные пожары выходят из-под контроля, а смертоносная жара нарастает. В условиях потепления сельскохозяйственным культурам также труднее расти. Однако геоинженерия может спасти положение.
Новые исследования показывают, что солнечная геоинженерия, в частности, может повысить урожайность примерно на 10%. Охлаждая атмосферу аэрозолями, он снижает тепловую нагрузку на растения. Это означает, что, надеюсь, мы избежали огромной пули, когда дело доходит до изменения климата. Поскольку население мира продолжает расти, мы должны найти эффективные способы накормить всех, даже в условиях потепления.