Geoinżynieria

Zbiorowy termin Geoinżynierii ( Geoinżynierii ) lub Geoinżynieria , zdefiniowana jako celowe i interwencji na dużą skalę za pomocą środków technicznych w geochemicznych lub biogeochemicznych cyklach Ziemi. Głównymi celami takich interwencji jest ograniczenie antropogenicznego globalnego ocieplenia , na przykład poprzez zmniejszenie stężenia CO 2 w atmosferze oraz zmniejszenie zakwaszenia oceanów .

Rozróżnia się projekty dotyczące zarządzania promieniowaniem słonecznym (SRM), które mają na celu zmniejszenie padającego promieniowania słonecznego , oraz usuwania dwutlenku węgla (CDR), które usuwają z atmosfery gazy cieplarniane, takie jak dwutlenek węgla (CO 2 ), i przechowują je jako na stałe, jak to możliwe. Środki mające na celu usunięcie CO 2 stają się coraz ważniejsze w polityce klimatycznej w kontekście celów zerowej emisji gazów cieplarnianych netto.

Wiele proponowanych technologii geoinżynieryjnych nie jest dostępnych w skali planetarnej, a ich techniczna wykonalność, koszty i ryzyko środowiskowe, finansowe, społeczne i polityczne są nieznane. Możliwy wkład geoinżynierii jest zatem również oceniany w modelach klimatycznych .

fabuła

Próby regionalnych modyfikacji pogody istnieją od wieków. Około 50 krajów stosuje obecnie takie podejście. Pierwsze zalecenie dla badań nad możliwościami i skutki kompensowania globalnego ocieplenia przez człowieka poprzez zwiększenie współczynnika odbicia ( albedo ) z datami ziemi z powrotem do roku 1965. W tym badań raportu o nazwie Przywracanie jakości środowiska , który został przygotowany dla Prezydent USA Termin geoinżynieria nie był jeszcze używany.

Termin geoinżynieria został ukuty w latach 70. przez włoskiego fizyka Cesare Marchetti . Marchetti podłączyć go z jego wniosek w sprawie CO 2 wychwytywania i składowania ( wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS)) opalanych węglem elektrowni i rafinerii naftowych. Aby przeciwdziałać ryzyku dalszego globalnego ocieplenia, CO 2 wytworzony podczas pracy elektrowni węglowych i rafinerii ropy naftowej powinien być wychwytywany i kierowany do stałego składowania. Dał pierwszeństwo głębinowych transportu za pomocą prądów oceanicznych na wyczerpanych złóż gazu ziemnego z ograniczonymi zdolnościami.

Termin ten, początkowo używany tylko w kręgach naukowych, stał się popularny wraz z opublikowaniem przez Narodową Akademię Nauk w 1992 roku badania nad możliwymi skutkami globalnego ocieplenia. Do roku 2000 badania posunęły się tak daleko, że opublikowano pierwszy przegląd . Pierwsze publikacje dotyczące modeli symulacyjnych pojawiły się również na przełomie tysiącleci.

Geoinżynieria przeszła jeszcze dalej w oczach opinii publicznej dzięki wpływowej publikacji laureata Nagrody Nobla Paula Crutzena w 2006 roku na temat wstrzykiwania siarki do stratosfery. Więcej naukowców zaczęło studiować propozycje geoinżynieryjne. Implikacje społeczne, polityczne, etyczne i prawne znalazły się w centrum zainteresowania socjologów, filozofów, ekonomistów, ekspertów politycznych i prawnych.

Choć te czysto techniczne podejścia nie były traktowane poważnie w kręgach politycznych i naukowych aż do połowy lat 2000., od tego czasu, w toku trwającej dyskusji na temat globalnego ocieplenia, takie strategie nie tylko coraz częściej proponują naukowcy, ale także są poważnie rozważane przez poszczególne rządy. Przeprowadzono pierwsze testy (eksperymenty EisenEx i LOHAFEX ), a kolejne są planowane lub zostały przełożone z powodu presji społecznej (eksperyment SPICE).

Państwa członkowskie Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie Zmian Klimatu uzgodniły w 1992 r. unikanie niebezpiecznych zakłóceń klimatu. W ślad za tym w 2015 r. w porozumieniu paryskim postawili sobie za cel ograniczenie globalnego ocieplenia do znacznie poniżej 2°C i w miarę możliwości poniżej 1,5°C i w tym celu wniesienie wkładu krajowego na niezbędne redukcje emisji. W związku z tym, że faktyczne i planowane redukcje emisji są niezgodne z celami klimatycznymi, uwaga przesunęła się w takim stopniu, w jakim dodatkowe działania geoinżynieryjne, w szczególności ujemna emisja poprzez usuwanie dwutlenku węgla , mogą i muszą przyczyniać się do ich przestrzegania. W swoim raporcie specjalnym na temat celu 1,5°C w 2018 r. Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu doszedł do wniosku, że w większości przyszłych ścieżek zgodnych z celami gazy cieplarniane muszą zostać w znacznym stopniu usunięte z atmosfery ziemskiej. Proponowane technologie są jednak dalekie od użyteczności na dużą skalę, brakuje prawnych i politycznych warunków ramowych oraz istnieje duża niepewność co do negatywnych skutków ubocznych. Chociaż niektóre z propozycji mogą w końcu osiągnąć potencjał ograniczenia globalnego ocieplenia w sposób czysto fizyczny, nie mogą one w sposób niezawodny przyczynić się do osiągnięcia celów klimatycznych.

Pojęcie i klasyfikacja

definicja

W swoim piątym raporcie z oceny Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu definiuje geoinżynierię jako „szeroką grupę metod i technologii, których celem jest celowa zmiana systemu klimatycznego w celu złagodzenia skutków zmian klimatu ” ( IPCC : Climate Change 2013: The Podstawa nauk fizycznych Załącznik III: Słowniczek). W podobnej definicji Royal Society opisuje geoinżynierię jako „celową interwencję na dużą skalę w system klimatyczny Ziemi w celu spowolnienia globalnego ocieplenia”.

Umyślność i duża skala są zwykle postrzegane jako kluczowe dla definicji. Podczas spalania węgla i oleju w elektrowniach i silnikach powstają nie tylko CO 2 , ale również aerozole siarczanowe , które działają chłodząco na klimat. Ponieważ jednak wpływ na klimat jest niezamierzony, nie zalicza się go do geoinżynierii. Cel, jakim są wielkoskalowe i długoterminowe zmiany klimatyczne, odróżnia geoinżynierię od raczej małoskalowych, krótkotrwałych modyfikacji pogody .

Słowo inżynieria może wywołać mylne wrażenie, że geoinżynieria dotyczy technicznej kontroli całego systemu klimatycznego. Dzięki interwencjom na dużą skalę w elementach bilansu promieniowania i obiegu węgla na Ziemi, dalekosiężne skutki uboczne są trudne do przewidzenia i trudne do uniknięcia.

Kontrgeoinżynieria to jeden ze sposobów, w jaki państwa mogą reagować na jednostronną geoinżynierię w przypadku konfliktu. Termin ten odnosi się do działań geoinżynieryjnych na rzecz globalnego ocieplenia, które mają na celu przeciwdziałanie działaniom chłodzącym, np. dodatkowej emisji bardzo efektywnych gazów cieplarnianych, takich jak chlorofluorowęglowodory .

Główne grupy

Termin „geoinżynieria” obejmuje bardzo różne rozważania. Ze względu na różne podejścia, propozycje te dzielą się na dwie główne grupy:

Wpływ promieniowania słonecznego (radiation management, English Solar Radiation Management, SRM)
Proponowane techniki redukcji światła słonecznego ( Zarządzanie promieniowaniem słonecznym (SRM) )
Techniki te mają na celu zwiększenie odbicia padającego światła krótkofalowego. W ten sposób przeciwdziałają globalnemu wzrostowi temperatury. Na rzeczywistą przyczynę tego zagrożonego wzrostu temperatury, stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze i ich inne skutki, takie jak zakwaszenie oceanów , nie można bezpośrednio wpływać za pomocą SRM; za jego pomocą nie można przywrócić poprzedniego stanu klimatycznego.
Zakłada się, że metody te stosunkowo szybko przyniosą efekt ochłodzenia w przypadku zbliżającej się katastrofy klimatycznej. W szczególności jednak metody aplikacji aerozolu wiążą się z dużym ryzykiem, jeśli chodzi o niepożądane skutki uboczne (takie jak uszkodzenie warstwy ozonowej lub negatywny wpływ na zdrowie ludzi, zwierząt i roślin).
Redukcja stężenia CO 2 w atmosferze (usuwanie dwutlenku węgla, CDR)
Usuwanie dwutlenku węgla ma na celu uwolnienie dodatkowego CO 2 z atmosfery do pochłaniaczy dwutlenku węgla, takich jak oceany, biosfera lub gleba ( pedosfera ) (emisje ujemne). Obejmuje ona metody bezpośredniego oddziaływania na CO 2 , takie jak filtrowanie powietrza, wychwytywanie i składowanie CO 2 (CCS) , ale także metody pośrednie mające na celu zwiększenie zdolności pochłaniania dwutlenku węgla, takie jak nawożenie oceanów żelazem lub fosforem.
Ponieważ metody te dotyczą głównej przyczyny globalnego ocieplenia , rosnącego stężenia CO 2 , szacuje się, że ich niepewność i skutki uboczne są mniejsze w porównaniu z zarządzaniem promieniowaniem. Jednak nadal istnieje znaczna niepewność, na przykład ze względu na sprzężenie zwrotne z pochłaniaczami dwutlenku węgla oraz z innymi cyklami biogeochemicznymi, takimi jak cykl wodny i albedo powierzchni Ziemi . Metody CDR wymagają wielu dziesięcioleci, aby osiągnąć znaczące zmniejszenie stężenia gazów cieplarnianych. W przeciwieństwie do metod SRM są one skuteczne tylko w długim okresie. Wpływ na oceany na świecie jest znacznie wolniejszy. Jeśli emisje CO 2 będą rosły tak jak poprzednio, wynikające z tego zakwaszenie mórz, przez które liczne gatunki morskie są zagrożone wyginięciem, będzie trwało przez wieki nawet w przypadku CDR.

Istnieją również inne środki, których nie można jednoznacznie przypisać do żadnej z tych dwóch grup. Wysokie chmury cirrus mają ocieplający wpływ na klimat. Wprowadzenie przez samoloty pewnych kryształków lodu jako jąder kondensacji chmur może zmienić ich właściwości w taki sposób, że więcej długofalowego promieniowania cieplnego opuszcza przez nie atmosferę. Pod tym względem środek ten jest podobny do usuwania dwutlenku węgla, ponieważ przy zmniejszeniu stężenia CO 2 może uciec również więcej długofalowego promieniowania cieplnego. Z drugiej strony ma cechy SRM, np. środek ten grozi również efektem wypowiedzenia , tj. H. nagłe ocieplenie po przerwaniu. Aby pogrupować tę ważną propozycję w ramach zarządzania promieniowaniem , czasami mówi się o zarządzaniu promieniowaniem (RM) zamiast o zarządzaniu promieniowaniem słonecznym (SRM).

Niekiedy omawiane są również środki techniczne mające na celu zapobieganie przedostawaniu się metanu będącego gazem cieplarnianym do atmosfery z naturalnych zbiorników lub jego ponowne usuwanie z atmosfery ( usuwanie metanu ).

ważne cechy

Proponowane techniki geoinżynieryjne obejmują: Rozróżniać

  • w zależności od skali i intensywności ich niezbędnego użycia lub ich efektu
  • w zależności od tego, czy mają wpływ ponad granicami, czy na globalne towary (te ostatnie obejmują globalny bilans wodny, oceany świata, Antarktydę lub atmosferę)
  • w zależności od szybkości, z jaką działają i trwałości ich działania.

To, czy technika geoinżynierii jest skuteczna tylko regionalnie, czy ponad granicami, ma decydujące znaczenie dla jej politycznej i międzynarodowej oceny prawnej .

Ogólnie rzecz biorąc, środki zarządzania promieniowaniem są skuteczne znacznie szybciej niż środki CDR, ale są również mniej trwałe. Jeśli zostaną przerwane, istnieje zagrożenie tzw. efektu terminacji lub szoku terminacyjnego : gwałtowne zmiany klimatyczne, które byłyby wielokrotnie szybsze niż obecne – według norm geologicznych – już bardzo gwałtowne zmiany klimatyczne.

Odróżnienie od ochrony klimatu i adaptacji

Zacierają się granice między geoinżynierią, ochroną klimatu i adaptacją . Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu ( IPCC) używa terminu ochrona klimatu, aby uwzględnić środki, które zmniejszają emisje gazów cieplarnianych lub poprawiają zdolność pochłaniania dwutlenku węgla. Wiele form usuwania dwutlenku węgla podlega temu rozumieniu : na przykład wychwytywanie i składowanie CO 2 zmniejsza emisje, a zalesianie może rozszerzyć biosferę jako pochłaniacz dwutlenku węgla. Według Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu adaptacja do klimatu obejmuje środki zmniejszające podatność systemów naturalnych i ludzkich na konsekwencje zmian klimatu. Środki zarządzania promieniowaniem, takie jak wybielanie dachów, które powodują głównie zmiany klimatyczne na małą skalę, takie jak chłodniejszy klimat miejski , są zatem środkami adaptacji do klimatu, ale czasami są również zaliczane do geoinżynierii.

Zarządzanie promieniowaniem słonecznym

Metody zarządzania promieniowaniem (SRM) mają na celu osiągnięcie większego odbicia padającego promieniowania słonecznego lub zmniejszonej absorpcji na ziemi.

Można je różnicować w zależności od lokalizacji lub wysokości (powierzchnia ziemi, troposfera, stratosfera, przestrzeń) proponowanej interwencji. Dyskusja na temat środków SRM skupia się na rozjaśnianiu chmur i wprowadzaniu aerozoli do stratosfery. Metody na powierzchni Ziemi uważane są za zbyt nieefektywne, te w kosmosie są zbyt trudne do wdrożenia technicznie i zbyt drogie.

W eksperymentach modelowych SRM nie przywraca pierwotnych warunków klimatycznych. Oto symulowany czterokrotny wzrost stężenia CO 2 , który jest całkowicie kompensowany przez SRM. Istnieją znaczne różnice w porównaniu z klimatem przedindustrialnym. Typowe są stosunkowo chłodniejsze tropiki i cieplejsze wyższe szerokości geograficzne.

Jako pierwsze przybliżenie, SRM chłodzi regiony, na które padłoby odbite promieniowanie słoneczne. Tak więc jego efekt zależy od pory dnia i szerokości geograficznej. Ocieplenie powodowane przez gazy cieplarniane jest inne: są one równomiernie rozprowadzane w atmosferze ziemskiej i zatrzymują ciepło odbite od powierzchni ziemi o każdej porze dnia i na dowolnej szerokości geograficznej. W rezultacie SRM nie może przywrócić klimatu, który istniał przed wzrostem stężenia gazów cieplarnianych. Aby rzeczywiście móc oszacować wpływ SRM, konieczne symulacje komputerowe z modelami klimatycznymi . Sugerują one, że SRM może znacząco zmienić obieg wody na Ziemi; Doświadczenia modelowe pokazują spadek opadów w średnich i wysokich szerokościach geograficznych oraz wzrost w tropikach.

Zdaniem krytyków metody SRM nie przeciwdziałają zakwaszeniu oceanów i dodatkowemu pochłanianiu atmosferycznego CO 2 w biosferze. Zmniejszenie promieniowania słonecznego, które jest celem większości metod SRM, miałoby również dodatkowy wpływ na wzrost roślin. Proctor i in. (2018) oszacowali na podstawie skutków minionych erupcji wulkanicznych, których wpływ redukcji i rozproszenia docierającego do Ziemi promieniowania słonecznego na plony kukurydzy, soi, ryżu i pszenicy: ilość, jak z Pinatubo w Outbreak została wydana w 1991 roku, pozytywne skutki wynikające ze zmniejszonego stresu cieplnego zostałyby zniwelowane przez zmienione promieniowanie słoneczne. Również pod tym względem SRM nie wróciłby do status quo ante . Efekt chłodzący SRM wystąpiłby bardzo szybko, ale zakończyłby się również w krótkim czasie, gdyby środki SRM nie były kontynuowane, ponieważ SRM nie usuwa żadnego CO 2 z atmosfery ziemskiej.

Od 2021 r. węglan wapnia jest uważany za najbardziej obiecujący aerozol, podczas gdy siarka jest uważana za nieodpowiednią dla SRM. Według naukowca uczestniczącego w SRM, węglan wapnia może w ciągu kilku lat zredukować rosnące globalne ocieplenie o jeden stopień.

Zwiększenie albedo powierzchni

Zasadniczo sugestie dotyczące zwiększenia współczynnika odbicia powierzchni ziemi polegają na jej „rozjaśnieniu”. Swoje ograniczenia znajdują w dostępnej powierzchni lądu, ponieważ jasność powierzchni wody trudno jest modyfikować. Ich skuteczność zależy również w dużej mierze od tego, ile promieniowania słonecznego dociera do miejsca pomiaru, co z kolei zależy od średniego zachmurzenia i szerokości geograficznej.

Proponowane środki są: wybielanie dachów i osiedli, uprawa jasnych traw i upraw, siewu (the niewykorzystany, światło kolorowe zakład obejmuje materiał gleby ciemniejszy) lub pokrycia dużych obszarów pustynnych z materiału odblaskowego. Szacunkowe koszty tych środków, które mają być skuteczne na całym świecie, wahają się od setek miliardów do bilionów dolarów amerykańskich rocznie.

Ograniczony wzrost albedo powierzchni może regionalnie zmniejszyć ocieplenie nawet o 2–3 ° C. Takie środki „regionalnego zarządzania promieniowaniem ziemi” mogą być przydatne na szczególnie wrażliwych obszarach. Mogłoby to na przykład zmniejszyć ekstremalne temperatury w gęsto zaludnionych regionach lub ważnych obszarach upraw. W tych scenariuszach skutki uboczne byłyby ograniczone, ale symulacje wskazują na ryzyko zmniejszonych opadów w Indiach, Chinach i Azji Południowo-Wschodniej.

Wysokość albedo . chmur

Istnieje szereg badań mających na celu zwiększenie współczynnika odbicia niskich chmur nad częściami oceanów. Można to osiągnąć za pomocą mniejszych i trwalszych kropel chmur. Jedną z możliwości wpływania odpowiednio na tworzenie się chmur są samoloty, statki lub inne jednostki pływające specjalnie zaprojektowane do tego celu, które rozpylają w powietrzu wodę morską lub sól morską w postaci drobnych cząstek. Inżynier Stephen Salter zasugerował, że flota napędzanych wiatrem łodzi z włókna szklanego z podwodnymi turbinami może wytwarzać wodę rozpryskową.

Aerozole stratosferyczne

Węglan wapnia

W 2018 roku Harvard University rozpoczął planowanie eksperymentu SCoPEx, w którym kilka kilogramów cząstek węglanu wapnia ma zostać uwolnionych na wysokości 20 km ( stratosfera ). W 2021 roku cząstki mają zostać wniesione w przestrzeń powietrzną nad Szwecją lotem balonu. Jednak podróż została odwołana; towarzysząca eksperymentowi rada etyczna zaleciła, aby najpierw przeprowadzić dyskusję społeczną.

Według chemika atmosferycznego zaangażowanego w projekt, koszt dystrybucji wapna w stratosferze wyniósłby 20 miliardów euro rocznie. Ponadto istnieją koszty systemów obserwacji i leczenia wszelkich skutków ubocznych.

Glinka

7 września 2010 r. David W. Keith opublikował propozycję zastosowania nanocząstek składających się z glinu , tlenku glinu i tytanianu baru w stratosferze w celu odbijania światła słonecznego.

Dyski o szerokości 10 mikrometrów i grubości 50 nanometrów mają stale unosić się na wysokości od 40 do 50 km, tuż nad stratosferą, wykorzystując efekt fotoforetyczny. Podczas gdy strona tytanianu baru powinna być zwrócona w stronę ziemi, strona z aluminium/tlenku glinu powinna być zwrócona w stronę słońca. Większość padającego światła słonecznego zostałaby odbita, co zwiększyłoby efekt albedo i mogłoby w ten sposób ochłodzić Ziemię. (Efekt fotoforezy można zaobserwować również w młynie świetlnym , którego koło obraca się pod wpływem światła.)

Promieniowanie słoneczne ogrzewa nanocząsteczki. Ponieważ tytanian baru łatwiej niż aluminium emituje ciepło i energię, ciśnienie na spodzie - wynikające z efektu fotoforetycznego - byłoby większe niż ciśnienie w kierunku ziemi. To nadciśnienie utrzymywałoby dyski w stanie zawieszenia, najlepiej w mezosferze . Jeśli warstwa tytanianu baru zostanie naładowana elektrycznie, naturalne pole elektryczne atmosfery utrzyma szyby w poziomie i zapobiegnie ich przechylaniu. W nocy cząstki powoli opadałyby na ziemię (ze względu na brak promieniowania słonecznego), ale w ciągu dnia wznosiłyby się ponownie z powodu opisanego efektu.

Keith zasugerował następujący skład nanocząstek:

  • Warstwa wierzchnia składająca się z tlenku glinu (chroni środkową warstwę aluminium)
  • Środkowa warstwa aluminium (odbija światło słoneczne)
  • Warstwa spodnia wykonana z tytanianu baru (do ładowania elektrycznego i fotoforezy)

W przeciwieństwie do modeli z dwutlenkiem siarki, ta metoda SRM miałaby mniej niepożądanego wpływu na warstwę ozonową, ponieważ dyski unosiłyby się nad nią. Nanocząsteczki miałyby również dłuższą żywotność w stratosferze. Aby ograniczyć negatywne skutki zdrowotne w fazie testowej (tytanian glinu i baru są szkodliwe dla zdrowia), najlepiej byłoby, gdyby nanocząstki były produkowane w taki sposób, aby w tym okresie miały ograniczoną żywotność. Na przykład mogłyby być wykonane w taki sposób, aby były rozkładane przez promieniowanie UV i rodniki tlenowe .

Jodek bizmutu

Obecnie (2017) rozważa się, czy możliwe jest spowolnienie globalnego ocieplenia poprzez wprowadzenie do atmosfery jodku bizmutu (III) . David Mitchell z University of Nevada sugeruje wykorzystanie do tego celu 160 ton rocznie (koszt: ok. 6 mln USD).

Dwutlenek siarki

Znanym podejściem jest transport dwutlenku siarki do stratosfery , gdzie jest utleniany do siarczanów . Na tych siarczanach osadza się woda, przez co powstają aerozole siarki, które odbijają promienie słoneczne w przestrzeń i w ten sposób osłabiają ocieplenie ziemi. Pomysł opiera się na doświadczeniach z erupcjami wulkanów. Erupcja Pinatubo w 1991 roku doprowadziła do globalnego spadku temperatury o 0,5°C. Erupcja Toby około 75 000 lat temu doprowadziła do wulkanicznej zimy , której towarzyszyło szacunkowo 3–5°C, według innych obliczeń modelowych nawet 8–17°C. Żywotność tych aerozoli w stratosferze wynosi około roku.

Pomysł pierwotnie wyszedł od rosyjskiego klimatologa Michaiła Budyko , który opublikował go w połowie lat 70. XX wieku. Naukowiec atmosfery Ken Caldeira oraz fizycy Lowell Wood i Nathan Myhrvold z Intellectual Ventures opracowali metodę pompowania dwutlenku siarki do stratosfery za pomocą węża o długości około 25 km i średnicy kilku decymetrów. Balony z helem przenosiły wąż i kilka dołączonych do niego pomp. Bezbarwny gaz płynny wychodzący na końcu węża owinąłby ziemię w ciągu około 10 dni z powodu wiatrów stratosferycznych. Dwutlenek siarki może być produktem odpadowym z wydobycia piasków roponośnych w Kanadzie. Według twórców niezbędna ilość siarki odpowiada około 1% globalnej emisji siarki. Pomysł z Intellectual Ventures oparty na tym samym mechanizmie fizycznym polega na rozciągnięciu kominów kilku fabryk emitujących siarkę do stratosfery za pomocą balonów na ogrzane powietrze i sterowców.

Kilku znanych naukowców, takich jak Nagroda Nobla w dziedzinie chemii Paul Crutzen i prezes NAS Ralph J. Cicerone , opowiedzieli się za podobnym pomysłem wyniesienia balonów na ogrzane powietrze z siarką do stratosfery w celu ich tam spalenia. . Według Crutzena ta metoda kosztowałaby tylko od 25 do 50 miliardów dolarów rocznie, ale została skrytykowana przez niektórych naukowców ze względu na możliwe nieprzewidywalne skutki i konieczność stałego transportu siarki.

Niezbędna ilość aerozoli siarkowych jest trudna do określenia, ponieważ - jeśli jądra kondensacji są już obecne w stratosferze - siarczan może raczej przyczepić się do nich zamiast tworzyć nowe. Aerozole siarki uszkadzają również warstwę ozonową . Ponadto ten wariant geoinżynieryjny nie przywróciłby pierwotnego klimatu, lecz klimat od niego odmienny regionalnie, ponieważ ograniczanie promieniowania słonecznego przez cząstki siarki ma zupełnie inny efekt fizyczny niż ograniczanie efektu cieplarnianego poprzez ochronę klimatu. Nawet jeśli ta metoda miałaby powstrzymać globalne ocieplenie w skali globalnej, byłyby regiony, które ogrzewałyby się szybciej niż bez zastrzyków siarki, podczas gdy inne regiony ochładzałyby się nieproporcjonalnie. Więc z. B. obawia się, że wzbogacenie atmosfery siarką mogłoby doprowadzić do szybszego ocieplenia południowego morza polarnego, co z kolei mogłoby przyspieszyć podnoszenie się poziomu morza poprzez destabilizację pokrywy lodowej Antarktyki Zachodniej . Kolejnymi problemami są powstawanie kwaśnych deszczów z powodu uwalniania dwutlenku siarki oraz fakt, że zakwaszanie oceanów będzie kontynuowane przez dalsze dopływy dwutlenku węgla, a tym samym ekosystemy oceanów na świecie będą dalej niszczone. Nie można było również zapobiec regionalnym zmianom klimatu, takim jak zmiany w obiegu wody. Na przykład należy spodziewać się zmniejszenia opadów deszczu na kontynentach, co doprowadziłoby do większego wysychania mas lądowych. W rezultacie istnieje ryzyko, że przy zastosowaniu siarki w stratosferze wystąpią bardziej dotkliwe okresy suszy niż bez tego środka.

Podejścia kosmiczne

Istnieją różne propozycje umieszczenia obiektów w punkcie Lagrange'a L1 między Ziemią a Słońcem, które krążą wokół Ziemi, zmniejszają promieniowanie słoneczne, a tym samym ochładzają Ziemię:

  • W 1989 r. James T. Early zaproponował utworzenie rodzaju cienkiej tarczy ochronnej wykonanej z materiału wydobywanego z Księżyca,
  • Pentagon fizyków Lowell Wood zarysowane kosmicznej mały pomysł markizy w instalacji, do cienia wokół Ziemi.
  • Roger Angel z University of Arizona wpadł na pomysł umieszczenia chmury o masie około 20 milionów t (co odpowiada około 15 bilionom kawałków) małych, przezroczystych tafli, każda z jednostką sterującą do ustawiania.

Usuwanie dwutlenku węgla

Jeśli chodzi o procesy redukcji emisji, takie jak wychwytywanie i składowanie CO2 lub procesy techniczne, takie jak bezpośrednie wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla w powietrzu , nie jest to jeszcze związane z geoinżynierią w węższym znaczeniu, ponieważ żadne procesy planetarne, biologiczne czy geochemiczne nie ulegają zmianie.

Usuwanie dwutlenku węgla (CDR) oraz usuwania dwutlenku węgla jest selektywne usuwanie CO 2 z atmosfery i jego włączenia do innych złóż węgla. Przepływ atmosferycznego węgla do stałych pochłaniaczy dwutlenku węgla spowodowany przez CDR jest również znany jako emisje ujemne , odpowiednie technologie CDR są również nazywane technologiami ujemnej emisji (NET) . 82% wszystkich scenariuszy raportu specjalnego 1,5°C globalne ocieplenie w celu osiągnięcia celu dwóch stopni powoduje, że emisje ujemne, a tym samym wykorzystanie CDR na dużą skalę, jest konieczne. Bez CDR jest mało prawdopodobne, że będziesz w stanie utrzymać się poniżej limitu 1,5 stopnia . W tych scenariuszach, CDR stosowanie rozpocznie się w 2021 roku średnio i wyniesie 14,1 Gt CO 2 / rok w 2050 roku.

Istnieją propozycje biologicznych, chemicznych i fizycznych metod usuwania CO 2 z atmosfery. Proponowane do tej pory metody są powolne, wymagałyby zastosowania przemysłowego na dużą skalę, prawdopodobnie przez ponad sto lat, w celu znacznego zmniejszenia stężenia CO 2 w atmosferze .

W zależności od technologii CDR, różne zbiorniki służą do przechowywania węgla usuwanego z atmosfery. Zbiorniki różnią się pojemnością i czasem przechowywania węgla. Zbiorniki, w których węgiel był uwięziony przez co najmniej dziesiątki tysięcy lat, nazywane są stałymi . Magazynowanie węgla w niestałych zbiornikach ma raczej opóźniający niż zapobiegawczy wpływ na globalne ocieplenie. Zbiorniki geologiczne mogą trwale magazynować węgiel, podczas gdy zbiorniki lądowe lub oceaniczne nie są uważane za stałe. Szczególnie w przypadku zbiorników lądowych (gleby, biosfera) istnieje również ryzyko szybszego uwalniania CO 2 w przypadku dalszych zmian klimatycznych . Zbiorniki geologiczne i oceaniczne mogą pomieścić kilka tysięcy gigaton (Gt) węgla, zbiorniki lądowe około 200 Gt. Dla porównania: Emisje CO 2 związane z energią – tj. bez produkcji cementu, zmian użytkowania gruntów i bez innych gazów cieplarnianych – wyniosły w 2017 r. około 32,5 Gt, co odpowiada około 8,9 Gt węgla.

Obecnie oceany i biosfera szybko pochłaniają około połowy emisji CO 2 z atmosfery. Z jednej strony hamuje to wzrost stężenia CO 2 w atmosferze , z drugiej strony zakwaszają oceany i wpływają na wzrost roślin. W przeciwieństwie do zarządzania promieniowaniem słonecznym, usuwanie dwutlenku węgla przeciwdziała również tym dwóm skutkom: gdyby stężenie CO 2 spadło, oceany i biosfera uwolniłyby część zmagazynowanego CO 2 z powrotem do atmosfery. Z tego powodu odbicia efekcie mniej więcej dwa razy tyle, CO 2 ma być usunięte z CDR pożądanej CO 2 redukcji w atmosferze .

Zwiększona produkcja biomasy i magazynowanie na lądzie

Są to procesy biologiczne, które mają na celu zwiększenie produkcji biomasy i magazynowanie związanego w ten sposób węgla w biosferze lub glebach. Aby związać węgiel na dłuższy czas, należy go usunąć z obiegu węgla, np. w postaci drewna.

Procesy obejmują zmodyfikowane uprawy gleby w rolnictwie bioenergii do wychwytywania i magazynowania CO2 (BECCS), zalesiania lub wilgotnienie torfowisk.

Istnieje szereg czynników ograniczających te procesy: ograniczona powierzchnia gruntów rolnych, niedobór składników odżywczych czy dostępność wody. Zastosowanie BECCS na dużą skalę na specjalnie eksploatowanych plantacjach z dużym prawdopodobieństwem zbliżyłoby system Ziemi do jego limitu pojemności pod względem wykorzystania wody słodkiej , w odniesieniu do zmian użytkowania gruntów , integralności biosfery i cykli biogeochemicznych , limity planetarne byłyby przekroczone jeszcze bardziej niż obecnie.

Wiele obliczeń modelowych, które pokazują, jak globalne ocieplenie można ograniczyć do poniżej 2°C, ogólnie zakłada dostępność technologii BECCS w drugiej połowie tego stulecia. Zużycie ziemi pod uprawę biomasy jest w typowych scenariuszach około 1,2 razy większe niż w Indiach , dlatego przyszłe wykorzystanie BECCS – przynajmniej na skalę przemysłową – jest wysoce spekulacyjne.

Zwiększona produkcja i magazynowanie biomasy w oceanach

Te procesy biologiczne mają na celu stymulowanie produkcji biomasy w oceanach. Stymulowany jest wzrost fitoplanktonu , część związanego w ten sposób węgla transportowana jest wraz z martwym planktonem w głąb morza.

Geochemik James Lovelock zasugerował przerwanie górnych warstw oceanu. To dostarcza składniki odżywcze do powierzchni morza i stymuluje wzrost glonów. Glony z kolei pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery, a tym samym zmniejszają efekt cieplarniany . Wzrost glonów można również stymulować za pomocą nawożenia morskiego ; Umierające glony opadają na dno morskie i w ten sposób usuwają związany CO 2 z morza, a tym samym pośrednio także z atmosfery. Jednak badania przeprowadzone przez Instytut Alfreda Wegenera w 2000 r. (eksperyment EisenEx ) i wiosną 2009 r. (eksperyment LOHAFEX ) wykazały, że efekt jest bardzo niewielki, ponieważ glony są prawie całkowicie zjadane przez organizmy zwierzęce, zanim opadną, a następnie wydychają CO 2 ponownie.

Eksperymenty te niosą ze sobą ryzyko niepożądanych skutków ubocznych dla fauny morskiej. Ponadto mogą naruszyć moratorium na nawożenie oceanów przyjęte na IX Konferencji Stron Konwencji o różnorodności biologicznej. Wspomniane w tej opinii niebezpieczeństwo powstania dużych, ubogich w tlen regionów morskich zostało jednak wskazane już na początku lat 90. XX wieku.

Przyspieszone wietrzenie

Podczas atmosferycznych z krzemianu i węglanowych , węgiel jest związany. Te procesy są niezwykle powolne. Pojawiają się propozycje przyspieszenia procesu wietrzenia na lądzie, na przykład poprzez rozrzucenie na dużym obszarze sztucznie wytworzonej mączki skalnej z minerałów krzemianowych lub wykorzystanie alkaliczności w elektrolizie do produkcji wodoru.

CO 2 absorbowany przez oceany reaguje – przez bardzo długi czas – z osadami węglanowymi na dnie morza. Sztuczne wapnowanie mórz mogłoby zintensyfikować ten proces. Również w sztucznym alkalizacji oceanów ( Artificial Ocean alkalizacja ) Czy przewiduje się Terminationseffekt. Zgodnie z obliczeniami symulacyjnymi nagłe zakończenie tak dużego projektu doprowadziłoby do gwałtownego regionalnego ocieplenia i zakwaszenia, które nastąpiłoby znacznie szybciej niż spowodowane przez globalne ocieplenie.

Inne metody CDR

Względy bezpośredniego wychwytywania powietrza składają się z CO 2 można zobaczyć w procesach chemicznych bezpośrednio do otaczającego powietrza. Ekstrakcja odbywałaby się poprzez absorpcję z ciałami stałymi, z roztworami silnie alkalicznymi lub z roztworami alkalicznymi z użyciem katalizatora . Ten CO 2 byłby składowany w zbiornikach geologicznych lub oceanicznych.

Wydajność tego procesu jest ograniczona przez niskie stężenie CO 2 w powietrzu. Ze względu na wyższe stężenie uważa się, że wychwytywanie i składowanie CO 2 bezpośrednio u źródła emisji jest bardziej obiecujące.

Innym pomysłem, który łączy różne podejścia, jest procedura ISA . Opisuje się ją jako identyczną z naturalnym metodą (patrz pył lessowy w epoce lodowcowej) chłodzenia klimatu poprzez wprowadzenie do troposfery cząstek pyłu unoszącego się w powietrzu, które składają się z tlenku żelaza lub opcjonalnie chlorku żelaza. Celem jest rozbicie substancji mających wpływ na klimat – metanu, sadzy, ozonu i lotnych związków organicznych – oraz zwiększenie odbicia zachmurzenia. Chodzi o to, że wytrącanie się pyłu mineralnego przyspieszy produkcję i magazynowanie biomasy na lądzie iw oceanach. Znane emitery gazów cieplarnianych (głównie samoloty, ale także elektrownie i statki) mogą być wykorzystywane do transportu cząstek do atmosfery. Dodatki paliwowe zawierające żelazo są technicznie wprowadzane do procesów spalania przy minimalnym wysiłku.

Inne sugestie

Wysokie chmury cirrus mają ocieplający wpływ na klimat. Wprowadzenie przez samoloty pewnych kryształów lodu jako jąder kondensacji chmur może zmienić ich właściwości w taki sposób, że więcej długofalowego promieniowania cieplnego opuszcza przez nie atmosferę.

Istnieje kilka sugestii dotyczących spowolnienia topnienia polarnych lodowców morskich, a tym samym podnoszenia się poziomu mórz :

  • Bariery w wodzie morskiej przed jęzorami lodowcowymi mogą zmniejszyć efekt rozmrażania spowodowany krążącą wodą.
  • Sztuczne wyspy na końcu jęzora lodowca mogą spowolnić przepływ lodu.
  • Przepompownie na lodzie za linią lądowania lodowca mogą wypompowywać lub zamrażać wodę, która przyspiesza przepływ lodu na dnie lodowca.

Ta propozycja geoinżynierii nie dotyczy inżynierii klimatycznej, ale przeciwdziałania poważnym skutkom ocieplenia, aby zyskać na czasie.

stado

W 2008 roku klimatolog Alan Robock opracował i opublikował 20-punktową listę możliwych zagrożeń związanych z geoinżynierią. Doszedł do wniosku, że co najmniej 13 z 20 punktów reprezentuje skutki uboczne i zagrożenia dla systemu klimatycznego i środowiska.

  • Regionalne zmiany temperatury
  • Zmiany w strukturze opadów
  • Uszkodzenie warstwy ozonowej (w przypadku geoinżynierii aerozoli)
  • Brak redukcji zawartości CO 2 w atmosferze (metodami SRM)
  • Brak zapobiegania zakwaszeniu oceanów
  • Negatywny wpływ na florę i faunę
  • Wzmocnienie kwaśnych deszczy (przy zastosowaniu dwutlenku siarki)
  • Wpływ na naturalne chmury (cirrus)
  • Wybielanie nieba
  • Niższa moc wyjściowa dla systemów solarnych
  • Gwałtowny wzrost temperatury, gdy projekt musi zostać zatrzymany
  • Awaria ludzka lub techniczna
  • Nieznane, nieprzewidywalne efekty
  • Negatywny wpływ na chęć redukcji CO 2
  • Nadużycie do celów wojskowych
  • Ryzyko komercyjnej kontroli technik
  • Sprzeczność z konwencją ENMOD
  • Ewentualnie bardzo wysokie koszty (wyjątek: geoinżynieria aerozoli)
  • Potrzeba ponadnarodowej kontroli
  • Brak ram decyzyjnych
  • Niezgodne konflikty interesów poszczególnych państw (kto określa globalną temperaturę?)
  • Znaczny potencjał konfliktu (politycznego, etycznego, moralnego )

Szczególne niebezpieczeństwa powstają, gdy geoinżynieryjne działania mające na celu schłodzenie ziemi zostaną nagle przerwane. W tym przypadku średnia globalna temperatura może wzrosnąć ekstremalnie od 2 do 4 ° C na dekadę, czyli ocieplenie w tempie 20-krotnym w porównaniu do obecnego.

Jeżeli na przykład środki zarządzania promieniowaniem (SRM) mają miejsce w odległości większej niż 120 km od ziemi, a tym samym w kosmosie , prawo odpowiedzialności kosmicznej z zasady miałoby zastosowanie w przypadku szkody . Jednak odszkodowanie za szkody środowiskowe nie zostało jeszcze przewidziane, zwłaszcza w Konwencji o odpowiedzialności kosmicznej (WHÜ), podobnie jak szkody na obszarach niepaństwowych, takich jak Antarktyda.

Geoinżynieria w trakcie dyskusji

W latach 60. geoinżynieria była czasami postrzegana euforycznie jako szansa na „korzystne zmiany”. m.in. zaproponowano następujące „wielkie projekty”:

  • Czernienie lodu Arktyki za pomocą węgla (mniejsze straty promieniowania powinny sprawić, że pustkowia dalekiej północy nadają się do zamieszkania)
  • Nałożenie cienkiej warstwy 1-heksadekanolu na oceany (niższe parowanie powinno łagodzić burze tropikalne, aczkolwiek kosztem ocieplenia wody morskiej)
  • Zapalenie dziesięciu „czystych” bomb wodorowych o mocy dziesięciu megaton każda pod Oceanem Arktycznym (wznosząca się para z chmury wybuchu powinna zamarznąć w górnej atmosferze, a tym samym zmniejszyć promieniowanie cieplne; oczekiwany efekt: „Może to zmienić ogólną cyrkulację powietrza w ziemi i poszerzyć klimat Obszary świata mogą ulec poprawie”)
  • Budowa grobli w Cieśninie Beringa i elektrowni atomowych do pompowania zimnej wody do Pacyfiku (oczekiwany efekt: „Ciepła woda z Atlantyku popłynie za zimną wodą i poprawi tym samym pogodę w Arktyce”)

Dziś geoinżynieria spotyka się z dużym sceptycyzmem w miejscach publicznych, zwłaszcza w Europie. Powszechnie uważa się, że geoinżynieria podważyłaby wysiłki zmierzające do skupienia się na pierwotnej przyczynie problemu emisji gazów cieplarnianych. Większość naukowców uważa również, że nieznane zagrożenia są niebezpieczne. Są też zastrzeżenia etyczne. Z drugiej strony – tak argumentują zwolennicy geoinżynierii – mogą zaistnieć sytuacje awaryjne, które sprawią, że konieczne będzie zbadanie opcji ultima ratio, aby móc je w razie potrzeby mieć („uzbrajanie przyszłości”).

Według Royal Society geoinżynieria nie jest alternatywą dla redukcji emisji, która powinna być najwyższym priorytetem. Ponieważ jednak redukcje te okazują się trudne, niektóre podejścia geoinżynieryjne mogą pomóc. Ze względu na wciąż dużą niepewność dotyczącą efektywności, kosztów oraz skutków społecznych i środowiskowych, konieczne jest znacznie więcej badań. Ponadto do dyskusji należy włączyć opinię publiczną i stworzyć system regulacyjny.

Klimatolog Michael E. Mann krytycznie odnosi się do geoinżynierii ze względu na związane z tym konsekwencje, które w pewnych okolicznościach mogą być nawet bardziej dotkliwe niż konsekwencje globalnego ocieplenia. Możliwe, że zaistnieje sytuacja, w której konieczne będzie podjęcie działań nadzwyczajnych w postaci geoinżynierii, aby zapobiec jeszcze gorszym skutkom zmian klimatu. Zwraca jednak uwagę, że geoinżynieria jest dziś wprowadzana do debaty politycznej przede wszystkim przez tych, którzy są żywo zainteresowani dalszym wykorzystaniem paliw kopalnych oraz, ze względów ekonomicznych lub ideologicznych, środkami ochrony klimatu, takimi jak redukcja emisji gazów cieplarnianych , ekspansja odnawialnych źródeł energii lub odrzucenie wprowadzenia ceny CO 2 . Geoinżynieria jest „logicznym wyjściem, szczególnie dla zwolenników fundamentalizmu wolnorynkowego, ponieważ odzwierciedla poszerzenie przekonania, że ​​wolny rynek i innowacje technologiczne mogą rozwiązać każdy problem, który stwarzamy bez potrzeby regulacji”. Aby nie musieć inicjować działań na rzecz ochrony klimatu, geoinżynieria, taka jak metadon zastępujący heroinę, byłaby przedstawiana jako rzekomo proste lekarstwo na zmianę klimatu. Znana jest główna przyczyna zmian klimatu: emisja dwutlenku węgla. „Najprostszym i najbezpieczniejszym rozwiązaniem” jest „dotarcie do sedna problemu”, a nie poleganie na geoinżynierii, a tym samym ryzykowanie, że „system klimatyczny Ziemi i wrażliwa, złożona sieć ekosystemów, które wspiera” są jeszcze bardziej zniszczone.

Z badania Kilońskiego Instytutu Ziemi na zlecenie rządu niemieckiego wynika również, że wykorzystywaniu geoinżynierii mogą towarzyszyć „znaczne skutki uboczne, których zasięg jest jednak nadal w dużej mierze nieznany”. Dotychczas niewiele uwagi poświęcono badaniom nad skutkami ubocznymi geoinżynierii. Ponadto „badania w naukach społecznych [...] prawie nie zajmowały się społecznymi aspektami wykorzystania inżynierii klimatycznej.” Ponadto badania nad politycznymi, prawnymi i ekonomicznymi aspektami związanymi z geoinżynierią są wciąż na wczesnym etapie.

Niemiecki politolog Elmar Altvater zwraca uwagę, że tak złożonego wyzwania nie da się rozwiązać za pomocą podejścia jednowymiarowego, a jedynie holistycznie : „...bo geoinżynieria oznacza dokładnie to, co sama nazwa wskazuje: inżynierię, a nie holistyczne podejście”.

W swoim specjalnym raporcie „ Rozwój i sprawiedliwość poprzez transformacjęniemiecka Rada Doradcza ds. Zmian Globalnych (WBGU) zaleca niepodejmowanie żadnych działań mających na celu manipulowanie globalnym budżetem promieniowania i zaleca, aby G20 zajęło krytyczne stanowisko w sprawie geoinżynierii.

Współpraca międzynarodowa

Na 10. Konferencji Stron Konwencji o różnorodności biologicznej organizacje ekologiczne forsowały moratorium na zakaz prowadzenia projektów geoinżynieryjnych. Zgodnie z decyzją o zakazie nawożenia mórz (COP 9, IX/16 C) podjęto decyzję o powstrzymaniu się od działalności geoinżynieryjnej do czasu uzyskania kompleksowych podstaw naukowych gwarantujących, że takie działania nie mogą mieć szkodliwego wpływu na środowisko i bioróżnorodność . Badania naukowe na małą skalę zostały wyraźnie wykluczone, jednak pod warunkiem, że mogą być uzasadnione potrzebą zdobycia dalszej wiedzy badawczej, są zgodne z art. w odniesieniu do możliwych oddziaływań na środowisko.

W celu tej międzynarodowej współpracy i stworzenia międzynarodowego zbioru zasad zapewniających przejrzyste i odpowiedzialne badania GE, Royal Society, Academy of Sciences for the Developing World (TWAS) i Environmental Defense Fund (EDF) platforma " Założenie inicjatywy zarządzania badaniami nad promieniowaniem słonecznym” (SRMGI). W sierpniu 2009 r. w Heidelbergu rozpoczęto interdyscyplinarne badanie pod hasłem „Globalne zarządzanie inżynierią klimatu” .

Międzynarodowa Konferencja Inżynierii Klimatu (CEC) IASS Potsdam odbywa się co kilka lat od 2014 roku . Celem jest „połączenie badaczy, polityków i społeczności społeczeństwa obywatelskiego w celu przedyskutowania wysoce złożonych i powiązanych ze sobą kwestii etycznych, społecznych i technicznych związanych z inżynierią klimatyczną”. Ze względu na trwającą pandemię COVID-19 oczekuje się, że CEC21 odbędzie się wirtualnie.

fikcja

  • W filmie Snowpiercer geoinżynieria była praktykowana poprzez rozpylanie chemikaliów w górnych warstwach atmosfery. Rezultatem jest ziemia śnieżna ; globalna epoka lodowcowa, która spowodowała wyginięcie prawie całego życia.

literatura

  • Werner Arber : Przewidywalność w nauce. Dokładność i ograniczenia. W: The Proceedings of the plenarne , 3-6 listopada 2006. Papieska Akademia Nauk , Watykan 2008, ISBN 978-88-7761-094-2 , ( Pontificiae Academiae Scientiarum acta 19), s. 83-97.
  • Paul J. Crutzen : Przykład geoinżynierii. Schładzanie klimatu Ziemi przez emisje siarki w stratosferze.
  • Jutta Wieding, Jessica Stubenrauch i Felix Ekardt : Prawa człowieka i zasada ostrożności: Ograniczenia scenariuszy geoinżynierii, SRM i IPCC. Zrównoważony rozwój 2020, https://www.mdpi.com/2071-150/12/21/8858/htm
  • Jeff Goodell: Jak ochłodzić planetę. Geoinżynieria i odważne dążenie do naprawy ziemskiego klimatu. Houghton Mifflin Harcourt, Boston MA 2010, ISBN 978-0-618-99061-0 .
  • Eli Kintisch: Hack the Planet: Najlepsza nadzieja nauki – lub najgorszy koszmar – na uniknięcie katastrofy klimatycznej . Wiley, 2010. ISBN 0-470-52426-X .
  • Brian Launder i J. Michael T. Thompson (red.): Geoinżynieria zmian klimatycznych. Konieczność ekologiczna czy puszka Pandory? Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Cambridge 2010. ISBN 978-0-521-19803-5 .
  • ekologia polityczna: geoinżynieria. Niezbędny plan B przeciw zmianom klimatu? Z udziałem O. Renna, K. Otta, P. Mooneya, A. Grundwalda, A. Oschliesa, U. Potzela i wielu innych, nr 120, oekom Verlag Munich 2010, ISBN 978-3-86581-226-1 .
  • David Keith: Przypadek inżynierii klimatycznej. MIT Press, Cambridge 2013, ISBN 978-0-262-01982-8 .
  • Gernot Wagner i Martin L. Weitzman : Klimaschock , Wiedeń, Ueberreuter książka non-fiction 2016, ISBN 978-3-8000-7649-9 .
  • Wolfgang W. Osterhage: Inżynieria klimatyczna: szanse i zagrożenia. (niezbędne) Springer Spectrum, Wiesbaden 2016, ISBN 978-3-658-10766-6 .
  • Urs Büttner, Dorit Müller (red.): Inżynieria Klimatu. Opowieści wyobraźni w sztucznych klimatach . Matthes & Seitz, Berlin 2021 (Trzecia Natura 3/2021). ISBN 978-3-751-80701-2 .

linki internetowe

Commons : Inżynieria klimatyczna  - kolekcja zdjęć, filmów i plików audio

Indywidualne dowody

  1. Oliver Geden: Cel klimatyczny, który można podjąć w działaniu . W: Nauka o przyrodzie . taśma 9 , nie. 5 , maj 2016, ISSN  1752-0908 , s. 340-342 , doi : 10.1038 / ngeo2699 ( nature.com [dostęp 10 marca 2021]).
  2. Felix Scheuit, Rebecca Colvin, Mathias Fridahl, Barry McMullin, Andy Reisinger, Daniel L. Sanchez, Stephen M. Smith, Asbjørn Torvanger, Anita Wreford i Oliver Geden: Polityka usuwania dwutlenku węgla w trakcie tworzenia: ocena rozwoju w 9 przypadkach OECD . W: Granice w klimacie . taśma 3 , 2021, ISSN  2624-9553 , doi : 10.3389 / fclim.2021.638805 ( frontiersin.org [dostęp 8 marca 2021]).
  3. ^ B c d Leon Clarke Kejun Jiang i wsp. Ocena przygotowujące transformacji . W: Otmar Edenhofer i in. (Red.): Zmiany klimatyczne 2014: Łagodzenie zmian klimatycznych. Wkład Grupy Roboczej III do Piątego Raportu Oceniającego Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu . 2014, 6.9 Zarządzanie węglem i promieniowaniem oraz inne opcje geoinżynieryjne, w tym zagrożenia dla środowiska, s. 484-489 .
  4. Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC): Sprawozdanie specjalne na temat globalnego ocieplenia o 1,5°C (SR1.5), – Podsumowanie dla decydentów politycznych. [de-ipcc.de], 2018, dostęp 17 grudnia 2019 .
  5. a b c d e f g h i Hauke ​​​​Schmidt i Rüdiger Wolfrum: Ukierunkowane interwencje: Inżynieria klimatu z perspektywy nauki o klimacie i prawa międzynarodowego . W: Jochem Marotzke i Martin Stratmann (red.): Przyszłość klimatu: nowe odkrycia, nowe wyzwania, raport Towarzystwa Maxa Plancka . CH Beck, 2015, ISBN 978-3-406-66967-5 , s. 183-200 .
  6. Naukowy Komitet Doradczy Prezydenta (red.): Przywracanie jakości naszego środowiska. Raport Panelu ds. Zanieczyszczeń Środowiska. Waszyngton, DC 1965, s. 9: 111-131 ( uchwyt.net ).
  7. Stephen H. Schneider : Geoinżynieria: czy możemy lub powinniśmy sprawić, by to działało. W: Brian Launder: Geoinżynieria zmiany klimatu – konieczność środowiskowa czy puszka Pandory? Cambridge University Press , Cambridge 2010, ISBN 978-0-521-19803-5 : „ Ten termin został nieformalnie ukuty na początku lat 70. przez Cesare Marchetti (i formalnie opublikowany na zaproszenie redaktora Climate Change w inauguracyjnym wydaniu jako Marchetti 1977). ”str. 5.
  8. a b c d e f g h Olivier Boucher et al.: Przemyślenie kategoryzacji inżynierii klimatycznej w kontekście łagodzenia i adaptacji do zmian klimatu . W: WIRE Zmiany Klimatu . taśma 5 , nie. 1 , 2014, doi : 10.1002 / wcc.261 .
  9. Artykuł oryginalny: Cesare Marchetti: O geoinżynierii i problemie CO 2 . W: Zmiany klimatyczne . taśma 1 , nie. 1 , marzec 1977 ( wersja robocza [PDF; 498 kB ]).
  10. ^ Institute of Medicine, National Academy of Sciences i National Academy of Engineering: Implikacje polityczne ocieplenia cieplarnianego: łagodzenie, adaptacja i baza naukowa . 1992, ISBN 978-0-309-04386-1 , doi : 10.17226/1605 ( nap.edu [dostęp 10 lutego 2019]).
  11. ^ David W. Keith: Geoinżynieria klimatu: Historia i perspektywy . W: Roczny przegląd energii i środowiska . taśma 25 , 2000, doi : 10.1146 / annurev.energy.25.1.245 ( harvard.edu [PDF; 387 kB ]).
  12. a b Ken Caldeira i Govindasamy Bala: Refleksja na temat 50 lat badań geoinżynieryjnych . W: Przyszłość Ziemi . 2016, doi : 10.1002 / 2016EF000454 .
  13. ^ Paul Crutzen: Wzmocnienie Albedo przez zastrzyki siarki w stratosferze: wkład w rozwiązanie dylematu politycznego? W: Zmiany klimatyczne . taśma 77 , 2006, s. 211-220 , doi : 10.1007/s10584-006-9101-y .
  14. Służby naukowe Niemieckiego Bundestagu (red.): Obecny termin: Geoinżynieria / Inżynieria Klimatu . Nie. 61/10 , 12 września 2010 ( bundestag.de [PDF; 67 kB ]).
  15. Bob Yirka: Projekt geoinżynierii SPICE został opóźniony z powodu krytyki problemów. W: phys.org. 5 października 2011, dostęp 4 kwietnia 2018 . Strona projektu SPICE pod adresem spice.ac.uk .
  16. Joeri Rogelj , Drew Shindell , Kejun Jiang i in . : Rozdział 2: Ścieżki łagodzenia zgodne z 1,5 ° C w kontekście zrównoważonego rozwoju . W: IPCC (red.): Globalne ocieplenie o 1,5 ° C . 2018, Rozdział 2.3.4 CDR w szlakach zgodnych z 1,5 ° C oraz Rozdział 2.6.3 Usuwanie dwutlenku węgla (CDR) .
  17. Mark G. Lawrence i in.: Ocena propozycji geoinżynierii klimatu w kontekście celów temperaturowych Porozumienia Paryskiego . W: Komunikacja przyrodnicza . Wrzesień 2018, doi : 10.1038 / s41467-018-05938-3 .
  18. a b c d e f g h Geoinżynieria klimatu. W: Towarzystwo Królewskie. 1 września 2009, dostęp 16 kwietnia 2011 .
  19. ^ A. Parker, JB Horton i DW Keith: Zatrzymanie geoinżynierii słonecznej za pomocą środków technicznych: wstępna ocena kontr-geoinżynierii . W: Przyszłość Ziemi . Maj 2018, doi : 10.1029 / 2018EF000864 .
  20. ^ Alan Robock: Korzyści, ryzyko i koszty geoinżynierii stratosferycznej. Geophysical Research Letters, tom 36, opublikowany 2 października 2009, dostęp 16 kwietnia 2011
  21. b c d e f g h i j Philippe Ciais Christopher Sabine wsp. Dwutlenku węgla i innego biogeochemiczne cykli . W: TF Stocker i in. (Red.): Zmiany klimatyczne 2013: Podstawa nauk fizycznych. Wkład I Grupy Roboczej do Piątego Raportu Oceniającego Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu . 2013, s. 469 i 546–552 ( ipcc.ch [PDF; 24,4 MB ]). Węgiel i inne cykle biogeochemiczne ( Pamiątka z 3 października 2018 w Internet Archive )
  22. ^ Sabine Mathesius, Matthias Hofmann, Ken Caldeira, Hans Joachim Schellnhuber: Długoterminowa reakcja oceanów na usuwanie CO2 z atmosfery . W: Przyroda Zmiany Klimatu . Sierpień 2015, doi : 10.1038 / nclimate2729 .
  23. Oryginalna praca: David L Mitchell i William Finnegan: Modyfikacja chmur cirrus w celu zmniejszenia globalnego ocieplenia . W: Listy z badań środowiskowych . 2009, doi : 10.1088/1748-9326/4/4/045102 .
  24. Olivier Boucher i Gerd A. Folberth: Nowe kierunki: usuwanie metanu atmosferycznego sposobem na złagodzenie zmian klimatycznych? W: Środowisko atmosferyczne . taśma 44 , nie. 27 , 2010.
  25. Peter J. Irvine, Ben Kravitz, Mark G. Lawrence i Helene Muri: Przegląd nauki o systemie Ziemi w geoinżynierii Słońca . W: WIRE zmiany klimatyczne . Lipiec 2016, doi : 10.1002 / wcc.423 .
  26. Peer Johannes Nowack, Nathan Luke Abraham, Peter Braesicke i John Adrian Pyle: Zmiany ozonu stratosferycznego w geoinżynierii słonecznej: implikacje dla ekspozycji na promieniowanie UV i jakości powietrza . W: Chemia i Fizyka Atmosfery . 2016, doi : 10.5194 / acp-16-4191-2016 .
  27. Jonathan Proctor i in.: Szacowanie globalnych rolniczych skutków geoinżynierii z wykorzystaniem erupcji wulkanicznych . W: Przyroda . 2018, doi : 10.1038 / s41586-018-0417-3 .
  28. a b c d e f Hilmar Schmundt: Jak naukowcy chcą przyciemnić słońce, aby powstrzymać globalne ocieplenie. W: Der Spiegel. Źródło 8 kwietnia 2021 .
  29. ^ B Sonia I. Seneviratne et al. Działka radiacyjnego zarządzania jako przyczyniający się do regionalnego skalę adaptacji klimatu i łagodzenia ich skutków . W: Nauka o przyrodzie . taśma 11 lutego 2018 r., doi : 10.1038 / s41561-017-0057-5 .
  30. ^ B Steven Levitt, Stephen Dubner: Superfreakonomia . HarperCollins, Nowy Jork 2009.
  31. CM Golja, LW Chew, JA Dykema, DW Keith: Dynamika aerozoli w bliskim polu eksperymentu balonu stratosferycznego SCoPEx . W: Journal of Geophysical Research . 2021 ( harvard.edu [dostęp 22 marca 2021]).
  32. Keutsch Group na Harvardzie - Scopex. Źródło 22 marca 2021 .
  33. Pierwszy eksperyment z przyciemnianiem słońca przetestuje sposób na ochłodzenie Ziemi , nature.com, 27 listopada 2018 r.
  34. Harvard tworzy panel doradczy do nadzorowania projektu geoinżynierii słonecznej , nature.com, 30 lipca 2019
  35. Plan lotu balonowego pod ostrzałem z powodu obaw związanych z geoinżynierią słoneczną. 8 lutego 2021, udostępniono 22 marca 2021 .
  36. Szwecja przerywa kontrowersyjny eksperyment: manipulacja klimatyczna odwołana. W: taz.de. 5 kwietnia 2021, udostępniono 28 czerwca 2021 .
  37. Odwołano kontrowersyjny lot testowy mający na celu schłodzenie planety. W: phys.org. 1 kwietnia 2021, udostępniono 7 kwietnia 2021 .
  38. David W. Keith: Fotoforetyczna lewitacja aerozoli inżynieryjnych dla geoinżynierii. W: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Opublikowano 7 września 2010, dostęp 13 kwietnia 2011.
  39. James Temple: rosnący przypadek geoinżynierii. W: Przegląd Technologii MIT . 18 kwietnia 2017, dostęp 28 czerwca 2017 .
  40. Michail Budyko: Zmiany klimatyczne . American Geophysical Society, Washington, DC 1977, ISBN 978-0-87590-206-7 (oryginał rosyjski został opublikowany w 1974).
  41. Geoinżynieria - Oderwanie. W: economist.com , 4 listopada 2010
  42. „Plan B” powoli nabiera kształtu. W: orf.at. 8 listopada 2010, obejrzano 9 listopada 2010 .
  43. Siarka w stratosferze – trucizna dla klimatu. W: Spiegel Online
  44. a b Michael E. Mann , Tom Toles: Efekt domu wariatów. Jak negowanie zmian klimatycznych zagraża naszej planecie, niszczy naszą politykę i doprowadza nas do szaleństwa . Erlangen 2018, s. 137-139.
  45. ^ Ottmar Edenhofer , Michael Jakob: Polityka klimatyczna. Cele, konflikty, rozwiązania . Monachium 2017, s. 60.
  46. James Early: Kosmiczna osłona słoneczna w celu zrównoważenia efektu cieplarnianego . W: Journal of the British Interplanetary Society . taśma 42 , grudzień 1989.
  47. ^ Edward Teller, Roderick Hyde i Lowell Wood: Globalne ocieplenie i epoki lodowcowe: perspektywy modulacji zmian globalnych opartej na fizyce . Wyd.: Lawrence Livermore National Laboratory. 15 sierpnia 1997, s. 10-14 ( llnl.gov [PDF; 267 kB ]).
  48. Jak „mega-technologia” ma powstrzymać globalne ocieplenie. W: orf.at. 1 października 2010, dostęp 18 października 2017 .
  49. Roger Angel: Możliwość ochłodzenia Ziemi chmurą małych statków kosmicznych w pobliżu wewnętrznego punktu Lagrange'a (L1) . W: Materiały Narodowej Akademii Nauk . Listopad 2006, doi : 10.1073 / pnas.0608163103 .
  50. Niemieckie biuro koordynacyjne IPCC de-ipcc (red.): Raport specjalny IPCC na temat globalnego ocieplenia o 1,5°C . 2018, Ramka SPM 1: Kluczowe pojęcia ważne dla tego raportu specjalnego ( de-ipcc.de [PDF; 565 kB ]).
  51. Leon Clarke, Kejun Jiang i in.: Ocena ścieżek transformacji . W: Otmar Edenhofer i in. (Red.): Zmiany klimatyczne 2014: Łagodzenie zmian klimatycznych. Wkład Grupy Roboczej III do Piątego Raportu Oceniającego Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu . 2014, s. 433, 485 .
  52. JDRogel, D. Shindell, K. Jiang, S. Fifita, P. Forster, V. Ginzburg, C. Handa, H. Kheshgi, S. Kobayashi, E. Kriegler, L. Mundaca, R. Séférian i MV Vilariño : 2018: Ścieżki łagodzenia zgodne z 1,5°C w kontekście zrównoważonego rozwoju . W: V. Masson-Delmotte i in. (Red.): Globalne ocieplenie o 1,5 ° C. Sprawozdanie specjalne IPCC na temat wpływu globalnego ocieplenia o 1,5 ° C powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej i powiązanych globalnych ścieżek emisji gazów cieplarnianych, w kontekście wzmocnienia globalnej odpowiedzi na zagrożenie zmianą klimatu, zrównoważonego rozwoju i wysiłków na rzecz wyeliminowania ubóstwa . Przegląd ścieżek łagodzących o 1,5°C - 2.3.2.2 Ścieżki utrzymujące ocieplenie poniżej 1,5°C lub chwilowo go przewyższające ( ipcc.ch ).
  53. Daniel Huppmann, Elmar Kriegler, Volker Krey, Keywan Riahi , Joeri Rogelj , Steven K. Rose, John Weyant, Nico Bauer, Christoph Bertram, Valentina Bosetti, Katherine Calvin, Jonathan Doelman, Laurent Drouet, Johannes Emmerling, Stefan Frank, Shinichiro Fujimori David Gernaat, Arnulf Grubler, Celine Guivarch, Martin Haigh, Christian Holz, Gokul Iyer, Etsushi Kato, Kimon Keramidas, Alban Kitous, Florian Leblanc, Jing-Yu Liu, Konstantin Löffler, Gunnar Luderer , Adriana Marcucci, David McCollum, Silvana Mi , Alexander Popp, Ronald D. Sands, Fuminori Sano, Jessica Strefler, Junichi Tsutsui, Detlef Van Vuuren, Zoi Vrontisi, Marshall Wise, Runsen Zhang: Eksplorator scenariuszy IAMC 1,5°C i dane hostowane przez IIASA . doi : 10.22022 / SR15 / 08-2018.15429 ( iiasa.ac.at ).
  54. Międzynarodowa Agencja Energii (red.): Global Energy & CO 2 Status Report 2017 . Marzec 2018 ( iea.org [PDF; 389 kB ]).
  55. Vera Heck i in.: Negatywne emisje z biomasy trudne do pogodzenia z granicami planetarnymi . W: Przyroda Zmiany Klimatu . taśma 8 , 2018, doi : 10.1038 / s41558-017-0064-y .
  56. Kevin Anderson , Glen Peters: Problem z ujemną emisją . W: Nauka . taśma 354 , nie. 6309 , 2016, s. 182 f ., doi : 10.1126 / science.aah4567 .
  57. Sven Titz: Algi mają ratować klimat. W: Berliner Zeitung . 27 września 2007, dostęp 12 czerwca 2015 .
  58. Nawożenie żelazem nie pomaga w walce z gazami cieplarnianymi. W: Die Zeit , 23 marca 2009
  59. Oświadczenie Federalnej Agencji Ochrony Przyrody w sprawie projektu AWI LOHAFEX ( PDF )
  60. Tsung-Hung Peng i Wallace S. Broecker: Czynniki ograniczające redukcję atmosferycznego CO2 przez nawożenie żelazem . W: Limnologia i Oceanografia . t. 36, nr. 8 , 1991, s. 1919 , doi : 10.4319 / lo.1991.36.8.1919 (angielski).
  61. ^ Greg H. Rau, Susan A. Carroll, William L. Bourcier, Michael J. Singleton, Megan M. Smith: Bezpośrednie elektrolityczne rozpuszczanie minerałów krzemianowych w celu łagodzenia emisji CO2 w powietrzu i produkcji H2 . W: Materiały Narodowej Akademii Nauk . taśma 110 , nie. 25 , 18 czerwca 2013, s. 10095-10100 , doi : 10.1073 / pnas.1222358110 , PMID 23729814 , PMC 3690887 (wolny pełny tekst) - ( pnas.org [dostęp 29 lipca 2021]).
  62. Miriam Ferrer González, Tatiana Ilyina, Sebastian Sonntag i Hauke ​​​​Schmidt: Zwiększone tempo regionalnego ocieplenia i zakwaszenia oceanów po zakończeniu wielkoskalowej alkalizacji oceanów . W: Listy z badań geofizycznych . 21 czerwca 2018 r., doi : 10.1029 / 2018GL077847 .
  63. ^ Franz Dietrich Oeste i in.: Inżynieria klimatyczna naśladująca kontrolę klimatu naturalnego pyłu: metoda aerozolu solnego żelaza . W: Dynamika systemu Ziemi . taśma 8 , 2017, s. 1-54 , doi : 10.5194 / esd-8-1-2017 .
  64. Oryginalna praca: David L Mitchell i William Finnegan: Modyfikacja chmur cirrus w celu zmniejszenia globalnego ocieplenia . W: Listy z badań środowiskowych . 2009, doi : 10.1088/1748-9326/4/4/045102 .
  65. ^ John C. Moore, Rupert Gladstone, Thomas Zwinger i Michael Wolovick: Geoinżynier, aby spowolnić wzrost poziomu morza . W: Przyroda . taśma 555 , 14 marca 2018, s. 303-305 , doi : 10.1038 / d41586-018-03036-4 .
  66. Alan Robock: 20 powodów, dla których geoinżynieria może być złym pomysłem . W: Biuletyn Naukowców Atomowych . taśma 64 , nie. 2 , 2008, s. 14–59 , doi : 10.1080 / 00963402.2008.11461140 ( pełny tekst [PDF; 988 kB ]).
  67. Damon Matthews, Ken Caldeira: Klimat przejściowy – symulacje węglowe geoinżynierii planetarnej . W: Materiały Narodowej Akademii Nauk . taśma 104 , nie. 24 czerwca 2007, s. 9949-9954 , doi : 10.1073 / pnas.0700419104 .
  68. Alexander Proelß , Kerstin Güssow: Inżynieria Klimatu. Instrumenty i instytucje prawa międzynarodowego. Badanie na zlecenie Federalnego Ministerstwa Edukacji i Badań Naukowych . Trewir 2011, s. 13 ff., 23 (PDF; 996 kB).
  69. ^ Philip D. Thompson i in.: Pogoda . Rowohlt Taschenbuch Verlag, Reinbek bei Hamburg 1970, s. 174 f .
  70. Graßl, Hartmut: Co jest prawdą? Zmiana klimatu: najważniejsze odpowiedzi. Freiburg itp. 2007. ISBN 978-3-451-05899-8
  71. Ralph J. Cicerone: Geoinżynieria: zachęcanie do badań i nadzorowanie realizacji. Zmiana klimatu, t. 77, nr 3-4, s. 221-226. doi : 10.1007/s10584-006-9102-x
  72. Udo E. Simonis: Nadchodzą twórcy klimatu. Geoinżynieria: plusy i minusy. Le Monde diplomatique, 11 maja 2018, dostęp 13 maja 2018 .
  73. ^ Andrew Parker: Geoinżynieria klimatu – badanie Towarzystwa Królewskiego . Geophysical Research Abstracts, Vol. 12, 2010. (PDF; 34 kB)
  74. Michael E. Mann , Tom Toles: Efekt domu wariatów. Jak negowanie zmian klimatycznych zagraża naszej planecie, niszczy naszą politykę i doprowadza nas do szaleństwa . Erlangen 2018, s. 134f; tamże, s. 145.
  75. Ukierunkowane interwencje w klimat? Podsumowanie debaty na temat inżynierii klimatycznej. Kiloński Instytut Ziemi, s. 156-158 , dostęp 5 października 2011 .
  76. Elmar Altvater: Ciemne słońce — w epoce kapitału. W: www.monde-diplomatique.de. 14 listopada 2014, dostęp 22 listopada 2014 .
  77. WBGU odrzuca geoinżynierię. Klimat Sprawiedliwości, 15 grudnia 2016 r.
  78. Raport specjalny: Rozwój i Sprawiedliwość poprzez Transformację: Cztery Wielkie Ja ( Memento z 15 stycznia 2017 r. w Internet Archive ), WBGU, s. 41
  79. ONZ wezwała do zamrożenia projektów geoinżynierii klimatu. W: reuters.com. 21 października 2010 . Źródło 27 października 2010 .
  80. ^ Na konwencji ONZ grupy naciskają na moratorium na geoinżynierię. W: scienceamerican.com. 20 października 2010, obejrzano 27 października 2010 .
  81. Decyzja przyjęta przez Konferencję Stron Konwencji o Różnorodności Biologicznej na jej Dziesiątym Spotkaniu X/33. Różnorodność biologiczna a zmiany klimatyczne – akapit (w). 29 października 2010, dostęp 5 maja 2012 .
  82. Inicjatywa zarządzania badaniami nad promieniowaniem słonecznym (SRMGI)
  83. Na temat "Inżynierii Klimatu" z punktu widzenia przyrodniczego, społecznego i prawnego:  ( Strona nie jest już dostępna , szukaj w archiwach internetowychInfo: Link został automatycznie oznaczony jako wadliwy. Sprawdź link zgodnie z instrukcjami, a następnie usuń to powiadomienie.@1@2Szablon: Dead Link / www.fona.de  
  84. https://www.ce-conference.org/cec
  85. https://www.ce-conference.org/system/files/documents/tnliste_druckstand_171009.pdf
  86. https://www.ce-conference.org/news/cec21-goes-virtual