Должны ли мы проектировать климат?

Задаваясь вопросом о том, следует ли нам проектировать климат, мы на самом деле задаем вопрос о том, как лучше или правильнее всего это сделать?

Но решить, что лучше для климата Земли и как этого достичь, конечно, чрезвычайно сложно.

В этой статье рассказано о том, как можно выбрать и применить различные методы геоинженерии, о рисках нежелательных побочных эффектов, а также о некоторых противоречивых и неоднозначных публикациях СМИ о климатических прогнозах.

1 Выбирайте с умом

Какие меры вы бы использовали для выбора методов регулирования энергетического баланса Земли? Как бы вы отслеживали и контролировали результирующие изменения? И какие элементы неопределенности надо учитывать на этом пути?

1.1 Выбор наиболее эффективного метода

Самое простое – это выбрать метод геоинженерии с «максимально достижимым внешним воздействием». Вспомните, что из шести методов геоинженерии, рассмотренных в предыдущих статьях, три могут противостоять любому количеству CO₂, в то время как остальные имеют более скромные возможности. Это такие методы как: сульфатные аэрозоли, городское альбедо, солнечный зонт, железные удобрения, BECCS, осветление морских облаков. Если распределить их по степени максимального радиационного воздействия на уменьшение воздействия CO₂ в порядке убывания, получится так: 

1. сульфатные аэрозоли, осветление морских облаков, солнечный экран (все три могут сбалансировать любое воздействие CO₂)

2. BECCS (по оценкам, можно уравновесить две трети от двукратного воздействия CO₂ к 2100 году)

3. удобрение железом (по оценкам, можно уравновесить 8% от двукратного воздействия CO₂ к 2100 году)

4. городское альбедо (по оценкам, можно уравновесить 1,3% от двукратного воздействия CO₂).

Таким образом, если бы вы искали методы, позволяющие достичь максимального внешнего воздействия, то вы могли бы применить в качестве основных сульфатные аэрозоли, осветление морских облаков и солнечные экраны. Однако это не единственное решение.

1.2 Самый быстрый

Следующий аспект проблемы, который можно рассмотреть, — это скорость действия метода. Если бы вы находились под давлением политиков, выбрали бы вы самый быстрый метод для противодействия изменению климата?

Как правило, методы управления солнечной радиацией  (Solar Radiation Management — SRM) быстрее изменяют энергетический баланс Земли, чем методы удаления CO₂. Это происходит потому, что методы SRM работают или путем:

• прямого отражения солнечной радиации, и/или

• процессов, длящихся от нескольких часов (например, образование облаков) до нескольких месяцев (например, распределение аэрозолей в стратосфере).

В отличие от этого, методы, основанные на удалении углекислого газа (Carbon Dioxide Removal — CDR) по своей природе являются медленными из-за:

• ограниченной скорости процессов (например, фотосинтез, улавливание и хранение углерода (Carbon capture and storage — CCS), циркуляция океана, рост деревьев);

• их ограниченного масштаба (например, площадь используемой земли или удобряемого океана, размер геологического резервуара);

• различные пути, по которым CO₂ может повторно попасть в атмосферу (например, утечки из водохранилищ и океана, использование энергии, не связанной с углеродом).

Это означает, что потребуются десятилетия, чтобы извлечь и изолировать значительные объемы CO₂. Если выбросы CO₂ будут продолжать расти, это еще больше замедлит решение задачи.

1.3 Локальные эффекты

Вышеприведенные показатели — эффективность и скорость — игнорируют нечто фундаментальное для жизни человека и экосистем, а именно: изменения, происходящие на местном уровне.

Методы CDR, конечно, «отменяют» антропогенное воздействие CO₂ и, следовательно, скорее всего, окажут прямо противоположное влияние на локальные изменения.

С помощью методов SRM, возможно, удастся «точно настроить» среднее глобальное изменение климата, но не удастся точно настроить изменение климата в каждом регионе. Это связано с тем, что воздействия CO₂ и Солнца действуют по-разному — они по-разному влияют на климат в пространстве и времени (см. статью «Виновник изменения климата – человек»).

В статье «Разработка и внедрение методов геоинженерии» вы видели прогнозы GeoMIP для сценария, в котором SRM уравновешивает четырехкратное увеличение воздействия CO₂. Несмотря на то, что средняя глобальная температура была скорректирована таким образом, чтобы быть такой же, как в доиндустриальный период, климатические модели предсказали, что во многих районах будет все-таки теплее, чем в доиндустриальный период.

1.4 Другие аспекты изменения климата

Температура — далеко не единственный аспект системы Земли, который необходимо учитывать. В статье «Разработка и внедрение методов геоинженерии» вы видели прогнозы GeoMIP (Geoengineering Model Intercomparison Project — GeoMIP) о снижении количества осадков: климатические модели прогнозировали, что тропики круглый год будут более сухими, а северные высокие широты будут немного суше летом.

Это создает потенциальные этические проблемы и трудности для управления солнечной радиацией. В разных регионах произойдут различные изменения климата, которые могут быть хуже, чем в доиндустриальном или в современном климате, или даже в будущем изменении климата, но без применения геоинженерии. Эти изменения будут разными по всему миру, поэтому принимать разумные решения будет крайне сложно.

Различная эффективность SRM для разных регионов и аспектов системы Земли представляет собой серьезную этическую проблему.

1.5 Мониторинг и контроль за изменением климата

Двумя важными частями контура отрицательной обратной связи термостата являются мониторинг и управление. Точно так же, установка параметров «термостата» Земли (рис. 2) потребует мониторинга и контроля, чтобы:

• убедиться, что геоинженерия обеспечивает достижение желаемого климата

• откорректировать уровень геоинженерии, если обстоятельства изменятся (например, если изменится солнечная активность или воздействие парниковых газов, или если возникнут неожиданные негативные последствия).

Для мониторинга нам нужно будет продолжать деятельность, описанную в статье «Геоинженерия — что это?», чтобы измерить эффективность и любые побочные эффекты от нашей геоинженерии: например, изменение температуры, осадков, ледников, ледяных щитов, морского льда, снега, повышение уровня моря, экосистем и здоровья человека, а также изменения рН океана и их влияние на морскую жизнь.

2 Элементы неопределенности

Неопределенность является неотъемлемой частью как измерения, так и прогнозирования. Но насколько мы можем быть уверены в наших попытках фиксирования изменений в климате, а также по прогнозированию будущих изменений, вызванных выбором метода геоинженерии?

Почему так трудно обнаружить влияние геоинженерии на среднюю глобальную температуру в ближайшие годы после ее применения? Это потому, что кривая глобальной температуры имеет большую изменчивость от года к году, поэтому в краткосрочной перспективе это может скрыть основную тенденцию. Для обнаружения изменения климата необходимо продолжительное время: в идеале — 30 лет и более.

Другими словами: вспомните, что климат — это распределение (статья «Геоинженерия — что это?», поэтому обнаружение изменения климата означает обнаружение отклонения в распределении. Это может быть неочевидно в течение короткого периода времени.

При обнаружении изменения климата ученые должны решить, за сколько лет нужно иметь данных, чтобы принять надежное решение о том, изменился ли климат. Кроме того, они должны решить, какие аспекты земной системы (температура, осадки, морской лед и т.д.) использовать для принятия решения.

Простых ответов на эти вопросы не существует. Это означает, что, скорее всего, будет крайне сложно с уверенностью обнаружить изменения климата, вызванные геоинженерией — возможно, для этого потребуются многолетние данные — и с уверенностью приписать эти изменения геоинженерии, а не другим факторам.

Кроме того, решение о том, является ли отдельное событие неожиданным или «экстремальным», по сути, субъективно. Вы выбираете порог, и всегда существует некоторая вероятность того, что этот порог будет время от времени превышаться в рамках естественной изменчивости. Однако, чем выше ваш порог, тем меньше вероятность того, что это произойдет.

Если бы сильная жара, засуха или шторм произошли сразу после того, как вы начали геоинженерию, как бы вы решили, что эти события вряд ли произошли бы в климате без применения геоинженерии?

2.1 Неопределенность в прогнозах

Если мы вмешиваемся в наш климат, насколько мы уверены в нашей способности предсказать последующие изменения?

Почти по определению, модель — это упрощенная версия, приближение, которое никогда не может быть совершенным.

Но упрощение моделей означает, что их можно использовать как инструменты для понимания мира — то есть они «полезны» — до тех пор, пока мы знаем об их ограничениях.

Мы можем уменьшить неопределенность в прогнозах климатических моделей несколькими способами.

Один из подходов заключается в том, чтобы использовать не одну, а множество различных климатических моделей. Это означает, что у нас есть несколько прогнозов, и мы можем взять, например, среднее значение и 90% -й диапазон этих прогнозов, как вы видели на примере прогнозов GMST в статье «Будущее планеты Земля» (рис. 3).

Другой подход — использовать несколько различных версий одной и той же модели: каждый раз слегка изменяя входные данные, чтобы увидеть, как это влияет на результаты. Вот что говорится в приведенной ниже выдержке из работы Тамсин Эдвардс (2015), опубликованной в газете «Гардиан»:

«Мы использовали компьютерную модель для имитации антарктического ледяного щита в недавнем прошлом до 2200 года, и не один раз, а 3000 раз. Каждая версия немного отличалась, чтобы учесть «известные неизвестные» физические законы и упрощения, описывающие, как течет и скользит лед, карту горных пород под ледяным щитом, когда может начаться нестабильность в каждом регионе при климатическом сценарии… Это дало нам диапазон модельных прогнозов повышения уровня моря: три тысячи возможных вариантов развития событий, начиная с сегодняшнего дня».

Т.Эдвардс (2015)

Использование многих климатических моделей или многих версий одной климатической модели расширяет моделируемые распределения климата. Мы можем сравнить моделирование прошлого с сегодняшними наблюдениями, чтобы проверить, были ли модели успешными.

2.2 Наука не похожа на приготовление колбасы

Как вы видели, при принятии решений возникают трудности и, что удивительно, субъективные суждения:

• является ли погодное явление непредвиденным

• отличаются ли изменения климата в прошлом и настоящем

• отличаются ли измеренные и смоделированные изменения климата.

Может возникнуть искушение считать научный метод и статистический анализ объективными рецептами или методами, которым нужно следовать: положите данные, поверните ручку и получите аккуратные «колбаски» результатов (рис. 4). Но все не так просто.

Статистический анализ пронизан субъективизмом, поскольку он предполагает принятие решений — предположений, заключений, оценок — для которых может быть допустимо более одного варианта.

И, несомненно, эти решения могут быть спорными.

3 Каковы риски геоинженерии?

Геоинженерия действительно предоставляет возможность контролировать наш климат. Но с этой возможностью связан определенный уровень риска, который необходимо учитывать, чтобы оценить все преимущества этой возможности. Далее мы рассмотрим некоторые физические риски и возможные социальные риски геоинженерии.

3.1 Уменьшение солнечной радиации

Многие исследования климатических моделей предсказывают, что управление солнечной радиацией (SRM) приведет к уменьшению глобального количества осадков и возникновению сильных засух. Оно может, например, ослабить летние муссоны в Азии и Африке, что может поставить под угрозу продовольственную и водную безопасность миллиардов людей. Физические риски такого масштаба и важности, вероятно, будут иметь большие социальные последствия.

Косвенным риском SRM является высокая скорость его действия.

В чем недостаток такой скорости?

Если метод SRM будет отменен после определенного периода использования, может произойти быстрое и значительное потепление, более разрушительное, чем если бы SRM вообще не использовался.

Другими словами, существует физический риск, связанный с будущим отключением геоинженерии SRM, особенно если:

• мы адаптировали нашу инфраструктуру и сельское хозяйство к новому (например, более сухому) климату

• выбросы парниковых газов неуклонно увеличивались, и для того, чтобы это компенсировать, SRM неуклонно наращивалось, поэтому остановка SRM приведет к большему изменению климата, чем наблюдалось ранее

• отключение происходит мгновенно, что приводит к быстрому изменению климата.

Каковы специфические риски, связанные с конкретными методами SRM и CDR?

3.2 Потеря озона

В статье «Виновник изменения климата – человек» вы узнали, что озон (O₃) относится к числу парниковых газов в нашей атмосфере. Помимо поглощения инфракрасного излучения, озон поглощает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, защищая нас от его вредного воздействия. Разрушение озона в результате использования человеком хлорфторуглеродов (ХФУ) было главной экологической проблемой конца 1980-х годов, пока Монреальский протокол не ограничил использование озоноразрушающих веществ. Увеличение размеров «озоновой дыры» и последние признаки ее восстановления можно увидеть на рисунке 5.

ХФУ разрушают озоновый слой через цикл реакций, запускаемых светом. Когда ХФУ разрушаются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца, образуются высокоактивные атомы хлора, которые вступают в реакцию с озоном и разрушают его. Это чрезвычайно разрушительный процесс, и один атом хлора может продолжать разрушать озон до тех пор, пока он не вступит в реакцию с чем-то другим, например, с оксидами азота.

Сульфатные аэрозоли представляют опасность для озонового слоя, поскольку они вступают в реакцию с оксидами азота. Это уменьшает один из механизмов удаления атомов хлора, в результате количество хлора увеличивается, а значит, увеличивается разрушение озона.

Есть надежда на то, что этот риск должен стать менее значимым. Монреальский протокол 1987 года эффективно сократил количество хлора в атмосфере от ХФУ, поэтому сульфаты в конечном итоге больше не смогут оказывать свое воздействие на озоновый слой.

3.3 Загрязнение воздуха

Диоксид серы оказывает серьезное воздействие на здоровье — он вызывает или усугубляет целый ряд заболеваний, включая астму, хронический бронхит, респираторные инфекции и сердечные заболевания. Подсчитано, что загрязнение воздуха является причиной 1,6 миллиона смертей в год только в Китае, причем SO₂ вносит в это основной вклад (преимущественно от угольных электростанций). SRM с сульфатами, вероятно, будет способствовать тысячам смертей в год от загрязнения воздуха. Кроме того, серная кислота, выпадающая из атмосферы с дождем, повреждает здания и деревья.

3.4 Вредное цветение водорослей

Некоторые методы CDR также сопряжены с рисками. Одним из них является быстрый выход накопленного CO₂ в атмосферу, что снижает его эффективность.

Внесение железных удобрений может нанести вред морским экосистемам: например, вызвать «красные приливы» вредных водорослей (рис. 6). Сообщалось, что в результате такого красного прилива в 2013 году во Флориде, США погибло 276 ламантинов (морских коров). Красные приливы также представляют риск для здоровья человека в результате употребления в пищу загрязненных моллюсков.

3.5 Социальные риски

Некоторые эксперты прогнозируют серьезные социальные риски, особенно для SRM, которые возникают из-за существующих потенциальных угроз. Одной из наиболее опасных угроз в настоящее время является угроза ядерной войны, а также продолжающиеся ядерные испытания. Существуют 9 стран мира, которые разработали, произвели и испытали ядерное оружие. Все они входят в так называемый ядерный клуб. На момент 2022 года, официально в ядерный клуб входит 9 стран мира: США, Россия /СССР, Великобритания, Франция, Китай, Индия, Пакистан, Израиль и КНДР (рис. 7).

Помимо вышеназванных стран, есть ряд других государств, имеющих на своей территории американское ядерное оружие. Эти данные неофициальные, но эксперты говорят, что это такие страны как Германия, Италия, Турция, Бельгия, Нидерланды, Канада, Япония и Южная Корея. Некоторые эксперты считают, что в определённых обстоятельствах эти государства могут им воспользоваться.

О желании заполучить в свой арсенал ядерное оружие недавно заявила и Украина.

Ниже приведены примеры серьезных социальных рисков, которые потенциально могут возникнуть как следствие сценариев геоинженерии и изменения климата. В первой части рассматриваются политические и экономические риски, а во второй — риски конфликтов и социальных волнений.

Политические и экономические риски

Геоинженерный сценарий	Изменение климата	Политический или экономический риск
a) Геоинженерия SRM тестируется в местных полевых экспериментах для возможного потенциального развертывания.	Во время тестирования Северное полушарие Земли страдает от изнуряющей жары в течение двух лет подряд.	Политики решают развернуть геоинженерию до того, как ее эффективность и риски будут полностью поняты.
(b) Геоинженерия сульфатных аэрозолей используется в течение 30 лет для управления  глобальной средней температуры поверхности (GMST)	За это время неуклонное уменьшение количества осадков в Северной Африке, на Ближнем Востоке и в Южной Азии привело к разрушительным засухам, последняя из которых вызвала беспрецедентное количество смертей.	Политики резко отключают геоинженерию, вызывающую быстрое потепление.
(c) Коммерческие компании создаются для проведения SRM для национальных правительств или ООН.	SRM поддерживает глобальную среднюю температуру на определенном уровне.	Корыстные интересы вынуждают политиков продолжать геоинженерию на неопределенный срок, а не устранять основные причины изменения климата и подкисления океана.
(d) Геоинженерия сульфатных аэрозолей реализуется странами G7 (Канада, Франция, Германия, Италия, Япония, Великобритания и США).	Шесть месяцев спустя в крупной развивающейся стране зафиксирована самая сильная засуха за последние сто лет, что привело к массовым неурожаям.	Правительство пострадавшей страны настойчиво добивается финансовой компенсации от стран G7 за ущерб, который, как оно утверждает, был вызван геоинженерией.

Риски конфликтов и социальных волнений

Геоинженерный сценарий	Изменение климата	Риск конфликта или социальных беспорядков
e) Две крупные страны, обладающие ядерным потенциалом, на двусторонней основе развертывают методы SRM.	После развертывания две другие страны – с ядерным потенциалом и историей политической напряженности с развертывающими странами – страдают от более частых и сильных засух и, соответственно, изменений в сезонах дождей.	Существующая политическая напряженность между этими странами усугубляется, увеличивая угрозу глобального ядерного конфликта.
(f) Развивающаяся страна с острой нищетой и нехваткой продовольствия, а также историей использования военных угроз, рассматривает вопрос о том, как увеличить свое глобальное влияние с помощью геоинженерии.	Огромное извержение вулкана выбрасывает большое количество диоксида серы, что приводит к двум годам холодного климата и неурожаям в Северной Америке и северной Евразии.	Страна угрожает использовать свои военные самолеты и артиллерийские снаряды для запуска сульфатного аэрозоля в атмосферу и поддержания установившегося холодного климата, если пострадавшие страны не удовлетворят ее требования.
(g) Штат Калифорния в США страдает от все более сильных засух и изнуряющей жары в результате антропогенного изменения климата.	Прогнозируется супер Эль-Ниньо: уменьшение количества воды, поднимаемой из глубин океана, приведет к сокращению доступных питательных веществ, уничтожению планктона и, следовательно, сокращению рыбных запасов.	Массовые демонстрации, организованные экологическими активистами, оказывают давление на местных политиков, чтобы они приняли меры.  Финансирование за счёт добровольных пожертвований увеличивает поддержку коммерческой компании для распространения питательных веществ у побережья, что приводит к вредному цветению водорослей.
(h) Глобальные обязательства по ограничению изменения климата означают, что BECCS становится все более привлекательной как политически, так и экономически.	Большие площади продовольственных культур заменяются биотопливными культурами. В некоторых странах с коррумпированными режимами фермеров разоряют и не дают компенсацию.	Цены на продовольствие вырастают в среднем в три раза, а на мясо — в десять. Существует массовая миграция фермерских семей в районы, все еще производящие продовольствие, и в города, чтобы найти новые средства к существованию.

Хотя эти сценарии конца света маловероятны, их возможные серьезные последствия означают, что все они являются рисками, которые рассматривались экспертами в данной области. Приведенный выше список был составлен под влиянием книги американского учёного, известного своими работами в области солнечной геоинженерии,  Дэвида Кита (2013), которая в значительной степени симпатизирует геоинженерии SRM.

Есть еще один социальный риск, на который очень часто ссылаются: моральный вред. Как выразился писатель и независимый исследователь, специализирующийся в области изменения климата Адам Корнер:

«По мере того, как геоинженерия постепенно переходит в политическую повестку дня, дебаты об этичности вмешательства в глобальный термостат становятся все более заметными. Центральное место среди них занимает вопрос о том, может ли геоинженерия подорвать хрупкую общественную и политическую поддержку более насущной задачи — сокращения выбросов углекислого газа… Богатые люди, которые отождествляли себя с такими ценностями, как власть и статус, вероятностно, согласились бы с утверждением: «Знание того, что геоинженерия в принципе осуществима, заставляет чувствовать себя менее склонным вносить изменения в мое собственное поведение для решения проблемы изменения климата».

Corner (2014)

Этой наводящей на размышления цитатой мы завершаем обсуждение рисков.

4 Прогнозы климата и средства массовой информации

Вопрос «Должны ли мы проектировать климат?» частично зависит от мнения общественности и политиков. Считает ли общество, что прогнозируемое изменение климата является большим риском? Доверяют ли люди прогнозам климатических моделей изменения климата (с геоинженерией или без нее)?

Для решения этого вопроса очень важно качество освещения событий в СМИ.

Европейский проект ice2sea (Ice2sea — это программа научных исследований для количественной оценки вклада глобального льда в повышение уровня моря с целью получения более точных оценок его масштабов в течение следующего столетия) получил задание спрогнозировать повышение уровня моря в Антарктиде на ближайшие два столетия и в мае 2013 года провел пресс-конференцию, объявив журналистам о своих новых результатах. Пресс-релиз был озаглавлен так: «Повышение уровня моря в результате разрушения Антарктики может быть медленнее, чем предполагалось». Однако на рисунке 8 показано, как появившиеся после этого публикации в газетах, отражают различные представления СМИ об изменении климата.

На рисунке 8 показаны снимки двух статей. На первом снимке представлен заголовок статьи в Buzzfeed под названием «Подъем уровня моря из-за таяния антарктических льдов может быть не таким страшным, как ожидалось». Текст под ними гласит: «В новом исследовании, в котором использовались тысячи климатических моделей, говорится, что последствия наихудшего сценария могут быть меньше, чем считалось ранее, а также подчеркивается большая неопределенность в моделировании ледниковых покровов». Автор статьи Том Чиверс.

Вторая статья из раздела «Окружающая среда» газеты «Таймс», написанная Беном Вебситером, редактором по вопросам окружающей среды газеты «Таймс». Заголовок: «Угроза таяния антактических льдов была преувеличена». Текст статьи гласит: «Риск того, что Антарктический ледяной щит разрушится и затопит побережья по всему миру, был явно преувеличен, считают исследователи. Предыдущие исследования утверждали, что таяние антарктического льда может способствовать повышению уровня моря на 1 метр к концу века, затопить дома 150 миллионов человек и угрожать десяткам прибрежных городов.

Насколько различаются тон и смысл сообщений, передаваемых двумя заголовками?

Заголовок BuzzFeed передает достаточно нейтральное сообщение, используя слово «может» для обозначения научной неопределенности.

Напротив, заголовок The Times, в котором приводятся такие слова как «была преувеличена«, подразумевает возможное стремление ученых ввести всех в заблуждение путем намеренного преувеличения возможных негативных последствий.

Статья BuzzFeed является точным отражением пресс-релиза и исследований; в отличие от этого, The Times утверждает, что «была преувеличена» это цитата ученых (что, на самом деле, не так).

Очевидно, что подобного рода медиа-среда — это то, о чем следует знать как общественности, так и политикам, особенно в отношении такой еще более чувствительной темы как глобальная геоинженерия. Неудивительно, что общественность иногда чувствует себя сбитой с толку.

5 Вывод

Разрабатывая геоинженерию, необходимо рассматривать эффективность различных методов. SRM может привести к быстрому крупномасштабному изменению климата, но местный климат будет трудно контролировать и из-за этого может произойти нарушение в выпадении осадков и усилиться засуха. Этот метод также будет бессилен против причины закисления океана. CDR устраняет первопричину изменения климата, но не спешит оказывать существенное влияние.

«Глобальный термостат» геоинженерии SRM нуждается в мониторинге и контроле. Однако обнаружение, атрибуция и прогнозирование изменения климата всегда сопряжены с определенной степенью неопределенности. Климат — это распределение, а не одно число, поэтому при решении вопроса о том, является ли погодное явление «непредвиденным» или два распределения «отличаются», приходится делать субъективный выбор, обусловленный статистической природой климата.

Источник: Можем ли мы контролировать наш климат?

Продолжение в следующей статье: Будем ли мы проектировать климат? (o-nashey-planete.ru)

---