В новом отчете профессоров из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и пяти других университетов делается вывод о том, что другого пути нет: мы должны сократить количество углерода, выбрасываемого в атмосферу. Междисциплинарная команда рассмотрела ряд возможных подходов к рассеиванию парниковых газов и снижению потепления.
«Мы обнаружили, что климатическая инженерия не является идеальным вариантом», – сказала Даниэла Кьюсак, ведущий автор исследования и доцент кафедры географии Колледжа литературы и науки Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Идеальный вариант – снизить выбросы.
Мы должны сократить количество выбросов, которые мы выбрасываем в атмосферу, если в будущем мы хотим иметь что-то вроде Земли, которая есть у нас сейчас."
Тем не менее, как показало исследование, некоторые подходы к климатической инженерии более перспективны, чем другие, и их следует использовать для увеличения усилий по сокращению выбросов углекислого газа на 9 гигатонн ежегодно в результате деятельности человека. (Гигатонна – это 1 миллиард тонн.)
Это первая научная попытка ранжировать широкий спектр подходов к минимизации изменения климата с точки зрения их осуществимости, экономической эффективности, риска, общественного признания, управляемости и этичности.
Исследование опубликовано в последнем выпуске рецензируемого научного журнала Frontiers in Экология и окружающая среда.
Авторы надеются, что эта информация поможет общественности и лицам, принимающим решения, инвестировать в подходы с наибольшей отдачей и наименьшим количеством недостатков.
В исследовании подчеркивается, что на карту поставлены будущее производства продуктов питания, наш климат и водная безопасность.
Кьюсак, специалист по экологии лесов и почв, объединился с экспертами в области океанографии, политологии, социологии, экономики и этики. Работая под эгидой Национального научного фонда, команда провела два года, оценивая более 100 исследований, посвященных различным последствиям климатической инженерии и их ожидаемому воздействию на парниковые газы.
В конечном итоге группа сосредоточила свое исследование на пяти стратегиях, которые кажутся наиболее многообещающими: сокращение выбросов, улавливание углерода с помощью биологических средств на суше и в океане, хранение углекислого газа в сжиженной форме в подземных геологических формациях и скважинах, увеличение запасов углерода на Земле. облачный покров и солнечное отражение.
Из этих подходов ни один не приблизился к сокращению выбросов в такой степени, как экономия энергии, повышение энергоэффективности и низкоуглеродные виды топлива. Команда обнаружила, что уже доступные технологии могут снизить количество углерода, добавляемого в атмосферу, примерно на 7 гигатонн в год.
«У нас есть технологии, и мы знаем, как это сделать», – сказал Кьюсак. "Просто, похоже, нет политической поддержки сокращению выбросов."
Из пяти вариантов, которые оценила группа, наиболее многообещающим является связывание углерода с помощью биологических средств или преобразование атмосферного углерода в твердые источники углерода, такие как растения. Один источник, сдерживающий уничтожение лесов и способствующий росту новых лесов, мог бы связать до 1.Команда подсчитала, что ежегодно в растительном материале содержится 3 гигатонны углерода.
Вырубка лесов теперь ответственна за добавление 1 гигатонны углерода в атмосферу.
Улучшение управления почвами – еще один биологический способ связывания углерода, который имеет большие перспективы, поскольку почвы могут улавливать растительные материалы, которые уже преобразовали атмосферный углекислый газ в твердую форму, а также любой углекислый газ, выделяемый твердыми веществами при разложении.
С момента зарождения сельского хозяйства обработка земли приводила к потере примерно половины (от 55 до 78 гигатонн) углерода, когда-либо связанного с почвой, сообщает команда. Но такие простые шаги, как оставление косой черты – растительных отходов, оставшихся после выращивания сельскохозяйственных культур – на полях после сбора урожая, чтобы их можно было внедрить в почву, могут повторно появиться между 0.4 и 1.Согласно исследованию, 1 гигатонна углерода ежегодно попадает в почву.
Такой подход также улучшит способность почвы удерживать питательные вещества и воду, что сделает ее полезной по дополнительным причинам.
«Улучшение управления почвами не вызывает больших споров», – сказал Кьюсак. "Это просто вопрос поддержки фермеров в этом."
Исследование также поддерживает менее знакомую форму биологической изоляции: захоронение biochar.
Процесс, в котором для превращения растений в древесный уголь используются высокие температуры и высокое давление, в атмосферу выделяется небольшое количество углекислого газа. В нормальных условиях разлагающаяся растительная жизнь неизбежно разлагается, в результате чего в атмосферу выделяется углекислый газ.
Но для разложения обугленного растительного материала требуется значительно больше времени – иногда столетия. Таким образом, этот подход может работать, чтобы удерживать углерод, связанный с растениями, от разложения и дыхания в виде углекислого газа. И, как врезание в почву, добавление биоугля в почву может улучшить ее плодородие и удержание воды.
«Древесный уголь веками использовался в качестве сельскохозяйственной добавки, но ученые только сейчас начинают осознавать его потенциал для связывания парниковых газов», – сказал Кьюсак.
Но не всякая биологическая секвестрация будет настолько полезной. Исследователи оценили идею добавления железа в океаны, чтобы стимулировать рост водорослей, которые улавливают углерод. Этот подход был признан наименее жизнеспособной стратегией исследования, отчасти потому, что можно было ожидать, что менее четверти водорослей в конечном итоге опустится на дно океана, что было бы единственным способом удержания углерода в течение длительного периода времени. Исследование предсказало, что остальное, как ожидается, будет потреблено другими морскими обитателями, которые вдыхают углекислый газ, который в конечном итоге вернется в атмосферу.
Кроме того, усиление цветения водорослей, вероятно, нанесет ущерб, уменьшив доступ кислорода для других морских обитателей.
Второй наиболее многообещающей стратегией климатической инженерии после связывания углерода было улавливание и хранение углерода, особенно когда этот метод используется рядом с местами, где производится очистка топлива. CCS превращает двуокись углерода в жидкую форму углерода, которую нефтяные и угледобывающие компании затем закачивают в подземные геологические образования, скважины и заглушки; миллионы тонн углерода уже хранятся таким образом каждый год. И этот подход имеет потенциал для постоянного хранения более 1 гигатонны ежегодно – и до 546 гигатонн углерода с течением времени, – говорится в исследовании.
Однако утечка жидкого углерода может быть фатальной для людей и других животных, и риск, хотя и минимальный, может помешать общественному признанию.
«В CCS мы используем уже существующий подход, и крупные компании платят за работу из своего кармана», – сказал Кьюсак. "Препятствие – общественное мнение.
Никто не хочет жить рядом с огромным подземным резервуаром с углекислым газом, который может задушить их и их детей – независимо от того, насколько мал риск."
Уменьшение количества солнечного света, который нагревает атмосферу, с помощью таких мер, как искусственное увеличение облачности Земли или размещение отражателей в космическом пространстве, признано вторым наименее жизнеспособным подходом исследования.
Команда пришла к выводу, что несмотря на то, что «засев облаков» дешев и потенциально так же эффективен, как и улучшение методов ведения лесного хозяйства, этот подход и его потенциальные последствия недостаточно хорошо изучены для широкого использования.
"Посев облаков звучит просто", – сказал Кьюсак. "Но мы действительно не понимаем, что случилось бы с климатом, если бы мы начали делать больше облаков."