Ежегодный выброс в стратосферу 5 миллионов тонн алмазной пыли поможет охладить планету на 1,6°C, чего будет достаточно, чтобы предотвратить худшие последствия глобального потепления. Таковы результаты моделирования, проведенного климатологом и научным сотрудником ETH Zurich Сандро Вакциониони, опубликованного в этом месяце в журнале Geophysical Research Letters.

Однако проект будет стоить недешево: по оценкам экспертов, до конца этого столетия он обойдется почти в $200 трлн, что намного больше, чем традиционные предложения по использованию сульфидных частиц.

«Подобные исследования, которые взвешивают плюсы и минусы различных геоинженерных материалов, действительно ценны», — отметил Шучи Талати, исполнительный директор Альянса за справедливое обсуждение солнечной геоинженерии. «Вам необходимо понять начальную физику потенциальных частиц, чтобы затем вести разговор о более широких последствиях», — продолжает он.

«Новое исследование включает в себя форму геоинженерии, известную как инъекция стратосферного аэрозоля; идея черпает вдохновение из естественного процесса: вулканизма», — объясняет ученый.

«На протяжении всей истории извержения сбрасывали в стратосферу миллионы тонн диоксида серы; там он вступал в реакцию с водяным паром и другими газами, образуя сульфатные аэрозоли — взвешенные частицы, которые отражают солнечный свет обратно в космос», — поясняет Талати.

«Эффект может быть существенным: например, извержение горы Пинатубо в 1991 году охладило планету на 0,5°C в течение нескольких лет», — напомнил Талати.

Однако искусственное введение серы также может создать многочисленные климатические риски. Сульфатные аэрозоли включают мельчайшие капли серной кислоты, одного из основных компонентов кислотных дождей. Аэрозоли также могут разрушать озоновый слой и вызывать вспышки стратосферного потепления, которые могут изменить погодные и климатические условия в нижних слоях атмосферы.

Вакциони и его коллеги хотели проверить, несут ли альтернативные частицы меньше багажа. Ученые построили климатическую 3D-модель, которая учитывает химический состав аэрозолей, то, как они переносятся в атмосфере и как они поглощают или отражают тепло. Модель также учитывала два менее изученных микрофизических свойства аэрозолей: седиментацию, или то, как они оседают из атмосферы с течением времени, и коагуляцию, или то, как они слипаются.

Частицы, идеальные для солнечной геоинженерии, будут медленно оседать из атмосферы, обеспечивая более длительное охлаждение. Им также следует избегать слипания, поскольку кластеры имеют тенденцию задерживать тепло, в то время как отдельные, более сферические частицы отбрасывают его обратно в космос.

Исследователи смоделировали воздействие семи соединений, в том числе диоксида серы, а также мельчайших частиц алмаза, алюминия и кальцита, основного ингредиента известняка, и оценили воздействие каждой частицы в течение 45 лет в компьютерной модели. Результаты показали, что алмазные частицы лучше всего отражают солнечное излучение, долго сохраняя при этом высокую высоту полета в стратосфере и избегая образования комков.

Также считается, что алмаз химически инертен, то есть он не будет реагировать с образованием кислотных дождей, как сера.

«Чтобы достичь охлаждения на 1,6°C, — поясняет Вакциониони, — каждый год в стратосферу необходимо будет выбрасывать 5 миллионов тонн алмазных частиц». «Такое большое количество потребует огромного увеличения производства синтетических алмазов, прежде чем самолеты смогут разбросать наземные драгоценные камни в стратосферу», — отметил Вакциониони.

«Сера была второй худшей из оцениваемых частиц из-за ее склонности поглощать свет на некоторых длинах волн и удерживать тепло», — отметил Вакциониони. «Такое стратосферное потепление не только частично компенсирует желаемое похолодание, но также может нарушить климатические условия на поверхности Земли, например, такое явление как Эль-Ниньо», — отметил Вакциониони.

«Предыдущие исследования недооценивали этот важный побочный эффект серы», — добавил исследователь.

Однако алмазная пыль тоже не идеальна: во-первых, ее стоимость будет огромной, — указывает Дуглас МакМартин, инженер Корнеллского университета, изучающий климатологию. По оценкам одного исследования, синтетическая алмазная пыль при цене около $500 тыс. за тонну будет в 2400 раз дороже серы и обойдется в $175 трлн, если ее использовать с 2035 по 2100 год.

«Сера настолько широко доступна и настолько дешева, — подчеркнул МакМартин, — что затраты на материалы практически ничтожны».

«Поскольку это газ, диоксид серы также можно закачивать в больших количествах и быстро рассеивать в стратосфере всего с помощью нескольких плоскостей, в то время как твердые частицы, такие как алмаз, придется постепенно распределять по многим вылетам авиации, чтобы предотвратить их слипание». — уточнил МакМартин.

«Кроме того, сульфаты — единственные аэрозоли, которые ученые могут изучать в больших открытых средах без особого сопротивления, поскольку извержения вулканов предоставляют достотаточно материала для экспериментов», — подчеркнул МакМартин.

«Я думаю, что интересно изучить другие материалы, но если вы спросите меня сегодня, что будет использовано, я отвечу, что это будет сульфат», — заявил ученый.

Некоторые ученые по-прежнему выступают против проведения геоинженерных исследований в целом, поскольку они обеспокоены непредвиденными последствиями крупномасштабного внедрения и считают, что это отвлекает исследователей и финансирование от сокращения выбросов углерода и воздействия на климат.

Талати, который стремится вовлечь уязвимые к изменению климата страны и людей в дискуссии о геоинженерных исследованиях и управлении, считает это исследование необходимым шагом. «Солнечная геоинженерия не исчезнет только потому, что мы о ней не говорим; участие в нем — это возможность придать ему форму», — заключил он.