DIY در مقیاس سیاره ای

از کاشت جنگل‌ها در مقیاس قاره‌ای تا القای مصنوعی بارش، دانشمندان شروع به پیشنهاد، آزمایش و در برخی موارد اجرای پروژه‌های مهندسی زمین در مقیاس بزرگ برای دگرگونی بنیادی سیاره کرده‌اند (1). این پروژه ها برای حل مشکلات جهانی مانند بیابان زایی، خشکسالی یا دی اکسید کربن اضافی در جو طراحی شده اند، اما به خودی خود بسیار مشکل ساز هستند.

جدیدترین ایده خارق العاده برای معکوس کردن اثرات گرمایش جهانی سیاره ما را دفع می کند به مداری دورتر از خورشید در فیلم علمی تخیلی چینی «زمین سرگردان» که به تازگی منتشر شده است، بشر برای جلوگیری از انبساط، مدار زمین را با پیشرانه های عظیم تغییر می دهد (2).

آیا چیزی مشابه امکان پذیر است؟ کارشناسان درگیر محاسباتی بودند که نتایج آن تا حدودی نگران کننده است. به عنوان مثال، اگر از موتورهای موشک فالکون هوی اسپیس ایکس استفاده می شد، برای رساندن زمین به مدار مریخ به 300 میلیارد پرتاب تمام قدرت نیاز بود، در حالی که بیشتر مواد زمین برای ساخت و ساز و نیرو استفاده می شد. این هست. اندکی کارآمدتر موتور یونی است که در مدار زمین قرار می گیرد و به نوعی به سیاره متصل می شود - ظاهراً از 13 درصد جرم زمین برای انتقال 87 درصد باقی مانده به مدار دیگری استفاده می کند. پس شاید؟ باید تقریباً بیست برابر قطر زمین باشد و سفر به مدار مریخ هنوز ... یک میلیارد سال طول می کشد.

2. فریم از فیلم "زمین سرگردان"

بنابراین، به نظر می رسد که پروژه «هل دادن» زمین به مداری سردتر باید در آینده برای مدت نامعلومی به تعویق بیفتد. در عوض، یکی از پروژه هایی که قبلا در بیش از یک مکان در حال انجام است، ساخت موانع سبز در سطوح بزرگ سیاره آنها از پوشش گیاهی بومی تشکیل شده اند و برای جلوگیری از بیابان زایی بیشتر در حاشیه بیابان ها کاشته می شوند. دو دیوار بزرگ با نام انگلیسی خود در چین شناخته می شوند که به مدت 4500 کیلومتر سعی در مهار گسترش صحرای گبی دارد. دیوار سبز بزرگ در آفریقا (3)، تا 8 کیلومتر در مرز صحرا.

3. مهار صحرا در آفریقا

با این حال، حتی خوش بینانه ترین تخمین ها نشان می دهد که ما حداقل به یک میلیارد هکتار جنگل اضافی نیاز خواهیم داشت تا با خنثی کردن مقدار مورد نیاز دی اکسید کربن، اثرات گرمایش جهانی را مهار کنیم. این منطقه به وسعت کانادا است.

به گفته دانشمندان مؤسسه تحقیقات اقلیمی پوتسدام، کاشت درخت همچنین تأثیر محدودی بر آب و هوا دارد و عدم اطمینان در مورد مؤثر بودن آن را افزایش می دهد. علاقه مندان به مهندسی زمین به دنبال راه های رادیکال تری هستند.

مسدود کردن خورشید با خاکستری

تکنیکی که سالها پیش پیشنهاد شده بود پاشیدن ترکیبات ترش به جو، همچنین به عنوان شناخته می شود SRM (مدیریت تابش خورشیدی) بازتولید شرایطی است که در طول فوران های آتشفشانی بزرگ رخ می دهد که این مواد را در استراتوسفر آزاد می کند (4). این امر از جمله به تشکیل ابرها و کاهش تابش خورشیدی که به سطح زمین می رسد کمک می کند. برای مثال دانشمندان ثابت کرده اند که او بزرگ است پیناتوبو در فیلیپین، در سال 1991 منجر به کاهش دمای جهانی حدود 0,5 درجه سانتیگراد طی حداقل دو سال شد.

4. اثر آئروسل های گوگردی

در واقع، صنعت ما که چندین دهه است مقادیر زیادی دی اکسید گوگرد را به عنوان یک آلاینده منتشر می کند، مدت هاست که به کاهش انتقال نور خورشید کمک کرده است. تخمین زده می شود که این آلاینده ها در تعادل گرمایی حدود 0,4 وات "روشن شدن" برای زمین در هر متر مربع ایجاد می کنند. با این حال، آلودگی که ما با دی اکسید کربن و اسید سولفوریک تولید می کنیم، دائمی نیست.

این مواد به استراتوسفر بالا نمی روند، جایی که می توانند یک فیلم دائمی ضد خورشیدی تشکیل دهند. محققان تخمین می زنند که برای متعادل کردن اثر غلظت در جو زمین، حداقل باید 5 میلیون تن یا بیشتر به استراتوسفر پمپ شود.₂ و مواد دیگر طرفداران این روش، مانند جاستین مک کللان از علوم پرواز Aurora در ماساچوست، تخمین می زنند که هزینه چنین عملیاتی حدود 10 میلیارد دلار در سال خواهد بود - مبلغ قابل توجهی، اما برای نابودی برای همیشه بشریت کافی نیست.

متأسفانه روش گوگردی ایراد دیگری نیز دارد. خنک کننده در مناطق گرمتر به خوبی عمل می کند. در منطقه قطب - تقریبا هیچ. بنابراین، همانطور که حدس می زنید، روند ذوب یخ ها و بالا آمدن سطح آب دریاها را نمی توان با این روش متوقف کرد و موضوع خسارات ناشی از سیل مناطق کم ارتفاع ساحلی یک تهدید واقعی باقی خواهد ماند.

اخیراً دانشمندان هاروارد آزمایشی را برای معرفی مسیرهای آئروسل در ارتفاع حدود 20 کیلومتری انجام دادند که برای تأثیر قابل توجهی بر استراتوسفر زمین کافی نیست. آنها (SCoPEx) با یک بالون انجام شدند. آئروسل حاوی w.i. سولفات ها، که مه ایجاد می کنند که نور خورشید را منعکس می کند. این یکی از بسیاری از پروژه های مهندسی زمین در مقیاس محدود است که به تعداد شگفت انگیز در سیاره ما در حال انجام است.

چترهای فضایی و افزایش آلبدوی زمین

در میان پروژه های دیگر از این نوع، این ایده جلب توجه می کند پرتاب چتر غول پیکر به فضای بیرونی این مقدار تابش خورشیدی را که به زمین می رسد محدود می کند. این ایده برای دهه ها وجود داشته است، اما اکنون در مرحله توسعه خلاقانه است.

مقاله ای که در سال 2018 در ژورنال Aerospace Technology and Management منتشر شد، این پروژه را توصیف می کند که نویسندگان آن را نام می برند. مطابق با آن، قرار است یک نوار نازک فیبر کربنی پهن در نقطه لاگرانژ قرار گیرد که یک نقطه نسبتاً پایدار در سیستم پیچیده تعاملات گرانشی بین زمین، ماه و خورشید است. این برگ تنها بخش کوچکی از تشعشعات خورشیدی را مسدود می‌کند، اما این می‌تواند برای پایین آوردن دمای کره زمین به کمتر از حد مجاز 1,5 درجه سانتی‌گراد تعیین‌شده توسط پانل بین‌المللی آب و هوا کافی باشد.

آنها ایده ای تا حدودی مشابه ارائه می دهند آینه های فضایی بزرگ. آنها در اوایل سال اول توسط اخترفیزیکدان لاول وود از آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا پیشنهاد شدند. برای اینکه این مفهوم موثر باشد، انعکاس باید حداقل بر روی 1٪ از نور خورشید باشد و آینه ها باید 1,6 میلیون کیلومتر مربع مساحت داشته باشند.².

برخی دیگر می خواهند با تحریک و در نتیجه اعمال فرآیندی به نام خورشید را مسدود کنند باروری ابرها. برای تولید قطره به "دانه" نیاز است. به طور طبیعی، قطرات آب در اطراف ذرات گرد و غبار، گرده، نمک دریا و حتی باکتری ها تشکیل می شوند. مشخص است که می توان از مواد شیمیایی مانند یدید نقره یا یخ خشک نیز برای این کار استفاده کرد. این می تواند با روش های شناخته شده و استفاده شده از قبل اتفاق بیفتد. درخشان و سفید کننده ابرها، توسط فیزیکدان جان لاتام در سال 1990 پیشنهاد شد. پروژه رعد و برق دریایی در دانشگاه واشنگتن در سیاتل پیشنهاد می کند با پاشیدن آب دریا بر روی ابرهای اقیانوس، به یک اثر سفید کننده دست یابد.

سایر پیشنهادات قابل توجه افزایش آلبدوی زمین (یعنی نسبت تابش منعکس شده به تابش فرودی) برای رنگ آمیزی خانه ها به رنگ سفید، کاشت گیاهان درخشان و شاید حتی قرار دادن صفحات بازتابنده در بیابان نیز قابل استفاده است.

ما اخیراً تکنیک‌های جذب را توصیف کردیم که بخشی از زرادخانه مهندسی زمین در MT هستند. آنها عموماً از نظر دامنه جهانی نیستند، اگرچه اگر تعداد آنها افزایش یابد، عواقب آن می تواند جهانی باشد. با این حال، جستجو برای روش هایی که شایسته نام مهندسی زمین هستند، در حال انجام است. حذف CO₂ از جو ممکن است، به گفته برخی، عبور کند بذر دادن اقیانوس هاکه به هر حال یکی از اصلی ترین مخازن کربن در سیاره ما هستند و مسئول کاهش تقریباً 30 درصد COXNUMX هستند.₂. ایده این است که کارایی آنها را بهبود بخشد.

دو راه مهم این است که دریاها را با آهن و کلسیم بارور کنیم. این باعث تحریک رشد فیتوپلانکتون می شود که دی اکسید کربن را از جو می مکد و به رسوب آن در کف کمک می کند. افزودن ترکیبات کلسیم باعث واکنش با CO می شود.₂ قبلاً در اقیانوس حل شده و یون های بی کربنات تشکیل می شود، در نتیجه اسیدیته اقیانوس ها کاهش می یابد و آنها را برای جذب بیشتر CO آماده می کند.₂.

ایده هایی از اصطبل اکسون

بزرگترین حامیان تحقیقات ژئومهندسی، موسسه هارتلند، موسسه هوور و موسسه امریکن انترپرایز هستند که همگی برای صنعت نفت و گاز کار می کنند. بنابراین، مفاهیم مهندسی زمین اغلب توسط طرفداران کاهش کربن مورد انتقاد قرار می گیرد که به نظر آنها توجه را از اصل مسئله منحرف می کند. بعلاوه استفاده از مهندسی زمین بدون کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، بشریت را بدون حل مشکل واقعی به این روش ها وابسته می کند..

شرکت نفتی ExxonMobil از دهه 90 به دلیل پروژه های جسورانه جهانی خود شناخته شده است. او علاوه بر بارور کردن اقیانوس‌ها با آهن و ساخت حفاظت خورشیدی 10 تریلیون دلاری در فضا، سفید کردن سطح اقیانوس را با اعمال لایه‌های روشن، فوم، سکوهای شناور یا دیگر «انعکاس‌ها» روی سطح آب پیشنهاد کرد. گزینه دیگر این بود که کوه های یخ قطب شمال را به عرض های جغرافیایی پایین تر بکشید تا سفیدی یخ اشعه های خورشید را منعکس کند. البته خطر افزایش عظیم آلودگی اقیانوس ها بدون ذکر هزینه های هنگفت بلافاصله مورد توجه قرار گرفت.

کارشناسان اکسون همچنین پیشنهاد کرده‌اند که از پمپ‌های بزرگ برای جابجایی آب از زیر یخ‌های دریای قطب جنوب و سپس اسپری کردن آن در جو به عنوان ذرات برف یا یخ در ورقه یخ قطب جنوب شرقی استفاده شود. حامیان مدعی بودند که اگر سالانه سه تریلیون تن به این روش پمپاژ شود، 0,3 متر برف بیشتر روی صفحه یخ می‌بارد، اما به دلیل هزینه‌های هنگفت انرژی، دیگر از این پروژه خبری نبود.

ایده دیگری از اصطبل های اکسون، بالون های آلومینیومی با لایه نازک پر از هلیوم در استراتوسفر است که تا 100 کیلومتر بالاتر از سطح زمین قرار گرفته اند تا نور خورشید را پراکنده کنند. همچنین پیشنهاد شده است که با تنظیم شوری برخی از مناطق کلیدی مانند اقیانوس اطلس شمالی، گردش آب در اقیانوس های جهان را تسریع کند. برای اینکه آبها شورتر شوند، از جمله حفظ ورقه یخ گرینلند در نظر گرفته شد که از ذوب شدن سریع آن جلوگیری می کرد. با این حال، عارضه جانبی سرد شدن اقیانوس اطلس شمالی خنک شدن اروپا خواهد بود و بقای انسان را دشوارتر می کند. یک چیز جزئی

داده های ارائه شده مانیتور ژئومهندسی - پروژه مشترک Biofuelwatch، گروه ETC و بنیاد Heinrich Boell - نشان می دهد که پروژه های مهندسی زمین بسیار زیادی در سراسر جهان اجرا شده است (5). نقشه فعال، تکمیل شده و رها شده را نشان می دهد. به نظر می رسد هنوز مدیریت هماهنگ بین المللی این فعالیت وجود ندارد. بنابراین این مهندسی زمین کاملاً جهانی نیست. بیشتر شبیه سخت افزار است.

5. نقشه پروژه های مهندسی زمین با توجه به سایت map.geoengineeringmonitor.org

اکثر پروژه ها، بیش از 190 پروژه، قبلاً اجرا شده است. ترسیب کربن، یعنی جذب و ذخیره کربن (CCS) و حدود 80 - جذب، استفاده و ذخیره کربن (، KUSS). 35 پروژه لقاح اقیانوس و بیش از 20 پروژه تزریق آئروسل استراتوسفر (SAI) وجود داشته است. در لیست مانیتور مهندسی زمین، برخی از فعالیت‌های مرتبط با ابر را نیز می‌یابیم. بیشترین تعداد پروژه برای اصلاح آب و هوا ایجاد شد. داده ها نشان می دهد که 222 رویداد مرتبط با افزایش بارندگی و 71 رویداد مرتبط با کاهش بارش وجود داشته است.

علما به بحث ادامه می دهند

همیشه، شور و شوق آغازگران توسعه پدیده های اقلیمی، جوی و اقیانوسی در مقیاس جهانی سؤالاتی را ایجاد می کند: آیا ما واقعاً به اندازه کافی می دانیم که بدون ترس خود را وقف مهندسی زمین کنیم؟ به عنوان مثال، اگر بارور شدن ابرها در مقیاس بزرگ جریان آب را تغییر دهد و فصل بارندگی در آسیای جنوب شرقی را به تاخیر بیندازد، چه؟ در مورد محصولات برنج چطور؟ برای مثال، اگر ریختن چندین تن آهن به اقیانوس، جمعیت ماهی‌های ساحل شیلی را از بین ببرد، چه؟

در اقیانوس، که برای اولین بار در سواحل بریتیش کلمبیا در آمریکای شمالی در سال 2012 اجرا شد، به سرعت با شکوفه های جلبکی عظیم نتیجه معکوس داد. پیش از این در سال 2008، 191 کشور سازمان ملل متحد ممنوعیت لقاح اقیانوس ها را به دلیل ترس از عوارض جانبی ناشناخته، تغییرات احتمالی در زنجیره غذایی یا ایجاد مناطقی با اکسیژن کم در بدنه های آبی تصویب کردند. در اکتبر 2018، بیش از صد سازمان غیردولتی مهندسی زمین را به عنوان "خطرناک، غیر ضروری و ناعادلانه" محکوم کردند.

همانطور که در مورد درمان پزشکی و بسیاری از داروها وجود دارد، مهندسی زمین باعث تحریک می شود اثرات جانبیکه به نوبه خود نیازمند اقدامات جداگانه ای برای جلوگیری از آنها خواهد بود. همانطور که براد پلامر در واشنگتن پست اشاره کرد، هنگامی که پروژه های مهندسی زمین آغاز شده اند، متوقف کردن آنها دشوار است. به عنوان مثال، هنگامی که ما پاشیدن ذرات بازتابنده به جو را متوقف کنیم، زمین خیلی سریع شروع به گرم شدن خواهد کرد. و ناگهانی خیلی بدتر از آهسته است.

مطالعه اخیر منتشر شده در مجله علوم زمین این را روشن می کند. نویسندگان آن برای اولین بار از یازده مدل آب و هوایی استفاده کردند تا پیش‌بینی کنند که اگر جهان مهندسی زمین خورشیدی را برای جبران یک درصد افزایش انتشار سالانه دی اکسید کربن جهانی به کار گیرد، چه اتفاقی می‌افتد. خبر خوب این است که این مدل می‌تواند دمای جهانی را تثبیت کند، اما به نظر می‌رسد اگر مهندسی زمین پس از دستیابی به آن متوقف شود، جهش‌های فاجعه‌بار دما رخ می‌دهد.

کارشناسان همچنین نگرانند که محبوب ترین پروژه مهندسی زمین - پمپاژ دی اکسید گوگرد به جو - ممکن است برخی مناطق را به خطر بیندازد. حامیان چنین اقداماتی مخالف هستند. مطالعه ای که در ماه مارس 2019 در مجله Nature Climate Change منتشر شد، اطمینان می دهد که اثرات منفی چنین پروژه هایی بسیار محدود خواهد بود. یکی از نویسندگان مطالعه، پروفسور. دیوید کیث، محقق مهندسی و سیاست عمومی از هاروارد، می گوید که دانشمندان نباید فقط مهندسی زمین، به ویژه خورشید را لمس کنند.

- - او گفت. -

مقاله کیت قبلاً توسط کسانی مورد انتقاد قرار گرفته است که می ترسند دانشمندان فناوری های موجود را بیش از حد ارزیابی می کنند و خوش بینی آنها در مورد روش های مهندسی زمین می تواند جامعه را از تلاش برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای منصرف کند.

مطالعات زیادی وجود دارد که نشان می دهد کاربرد مهندسی زمین چقدر می تواند ناامید کننده باشد. در سال 1991، 20 مگاتن دی اکسید گوگرد در اتمسفر بالا آزاد شد و کل سیاره با لایه ای از سولفات پوشانده شد که مقدار زیادی نور مرئی را منعکس می کرد. زمین حدود نیم درجه سانتیگراد سرد شده است. اما پس از چند سال، سولفات ها از اتمسفر خارج شدند و تغییرات آب و هوایی به الگوی قدیمی و ناراحت کننده خود بازگشت.

جالب اینجاست که در دنیای سردتر پس از پیناتوبو، گیاهان به نظر خوب عمل می کنند. مخصوصا جنگل ها یک مطالعه نشان داد که در روزهای آفتابی سال 1992، فتوسنتز در یک جنگل ماساچوست نسبت به قبل از فوران 23 درصد افزایش یافته است. این فرضیه را تایید کرد که مهندسی زمین کشاورزی را تهدید نمی کند. با این حال، مطالعات دقیق تر نشان داد که پس از فوران آتشفشانی، محصولات ذرت جهانی 9,3 درصد و گندم، سویا و برنج 4,8 درصد کاهش یافت.

و این باید حامیان خنک کننده جهانی جهان را خنک کند.