Przejdź do zawartości

Geoinżynieria (klimat)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Geoinżynieria (znana również jako inżynieria klimatu lub interwencja klimatyczna) – celowe, wielkoskalowe interwencje w system klimatyczny Ziemi, mające na celu przeciwdziałanie wywołanym przez człowieka zmianom klimatu[1]. Termin ten obejmuje dwie główne kategorie: wielkoskalowe usuwanie dwutlenku węgla (ang. carbon dioxide removal, CDR) oraz modyfikację promieniowania słonecznego (ang. solar radiation modification, SRM).

CDR polega na usuwaniu dwutlenku węgla z atmosfery i jest powszechnie uznawany za formę łagodzenia zmiany klimatu. SRM ma na celu ograniczenie globalnego ocieplenia poprzez odbijanie niewielkiej części promieniowania słonecznego z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Choć historycznie grupowano je razem, podejścia te różnią się znacznie pod względem mechanizmów, harmonogramów i profili ryzyka i obecnie są zazwyczaj omawiane osobno[2][3]. Niektóre inne wielkoskalowe propozycje inżynieryjne – takie jak interwencje mające na celu spowolnienie topnienia lodu polarnego i alpejskiego – również bywają klasyfikowane jako formy geoinżynierii.

Niektóre rodzaje geoinżynierii budzą zastrzeżenia natury politycznej, społecznej i etycznej. Często podnoszonym zarzutem jest to, że koncentracja na tych technologiach może osłabić wysiłki na rzecz redukcji emisji gazów cieplarnianych. Skuteczne zarządzanie i międzynarodowy nadzór są powszechnie uznawane za niezbędne. Główne organizacje naukowe, w tym Amerykańskie Narodowe Akademie Nauk, Inżynierii i Medycyny[4][5][6], Royal Society[7], UNESCO[8] oraz Światowy Program Badań nad Klimatem[1], przeanalizowały potencjał, ryzyko i potrzeby w zakresie zarządzania geoinżynierią.

Metody

[edytuj | edytuj kod]

Usuwanie dwutlenku węgla

[edytuj | edytuj kod]

Usuwanie dwutlenku węgla (ang. carbon dioxide removal, CDR) to proces, w którym dwutlenek węgla (CO2) jest usuwany z atmosfery ziemskiej w wyniku celowej działalności człowieka i trwale składowany w rezerwuarach geologicznych, lądowych, morskich lub w produktach[3]. Proces ten znany jest również jako usuwanie węgla, usuwanie gazów cieplarnianych lub emisje negatywne. CDR jest coraz częściej włączany do polityki klimatycznej jako element strategii łagodzenia zmiany klimatu[9][10]. Osiągnięcie zerowej emisji netto będzie wymagać przede wszystkim głębokich i trwałych redukcji emisji, a następnie – dodatkowo – zastosowania CDR. W przyszłości CDR może być w stanie zrównoważyć emisje, które są technicznie trudne do wyeliminowania, takie jak niektóre emisje rolnicze i przemysłowe[11].

Metody CDR obejmują techniki wdrażane na lądzie lub w ekosystemach wodnych. Metody lądowe to m.in. zalesianie, ponowne zalesianie, praktyki rolnicze sekwestrujące węgiel w glebie (rolnictwo węglowe), bioenergia z wychwytywaniem i składowaniem dwutlenku węgla (BECCS) oraz bezpośrednie wychwytywanie powietrza połączone ze składowaniem[11]. Istnieją również metody CDR wykorzystujące oceany i inne zbiorniki wodne, takie jak nawożenie oceanu, zwiększanie zasadowości oceanu, renaturyzacja terenów podmokłych oraz podejścia oparte na błękitnym węglu[11]. Szczegółowa analiza jest niezbędna do oceny, ile emisji negatywnych osiąga dany proces – obejmuje ona analizę cyklu życia oraz monitorowanie, raportowanie i weryfikację (MRV) całego procesu[12]. Wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla (CCS) nie jest uznawane za CDR, ponieważ CCS nie zmniejsza ilości dwutlenku węgla już znajdującego się w atmosferze.

Modyfikacja promieniowania słonecznego

[edytuj | edytuj kod]

Modyfikacja promieniowania słonecznego (ang. solar radiation modification, SRM), zwana także geoinżynierią słoneczną, to grupa wielkoskalowych podejść mających na celu ograniczenie globalnego ocieplenia poprzez zwiększenie ilości światła słonecznego odbijanego z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Nie ma ona zastępować wysiłków na rzecz redukcji emisji gazów cieplarnianych, lecz je uzupełniać jako potencjalny sposób ograniczenia globalnego ocieplenia[13][14].

Najbardziej zbadaną metodą SRM jest stratosferyczna iniekcja aerozoli (ang. stratospheric aerosol injection, SAI), polegająca na wprowadzaniu do górnej atmosfery małych odbijających cząstek w celu odbijania światła słonecznego[15]. Inne podejścia obejmują rozjaśnianie chmur morskich (ang. marine cloud brightening, MCB), które zwiększałoby odbijalność chmur nad oceanami, oraz budowę kosmicznego parasola przeciwsłonecznego lub lustra kosmicznego w celu zmniejszenia ilości światła słonecznego docierającego do Ziemi[16][17].

Kontrola dochodzącego promieniowania słonecznego opiera się na odbiciu lub absorpcji światła. Oprócz proponowanych metod wykonuje się także symulacje numeryczne modelami klimatu, żeby ocenić wpływ na zmiany temperatury pomiędzy dniem i nocą i na zmiany przepływu powietrza w atmosferze.

Stratosferyczna iniekcja aerozoli („Opcja Pinatubo”)

[edytuj | edytuj kod]
Redukcja strumienia promieniowania słonecznego po erupcjach wulkanów El Chichón (1982, Meksyk) i Pinatubo (1991, Filipiny); źródło: Mauna Loa Observatory[18]

Jedną z hipotez inżynierii klimatu jest wprowadzenie aerozoli siarczanów do stratosfery, które nie absorbują promieniowania słonecznego, ale je odbijają. Technika ta została zaproponowana przez kilku autorów[19][20] i rozważana przez Crutzena w kontekście globalnego ocieplenia[21]. W tej hipotezie aerozole siarczanowe odgrywają podobną rolę do cząstek pyłów i aerozoli zawieszonych w stratosferze po wybuchu silnych wulkanów i powodują oziębianie Ziemi poprzez odbijanie promieniowania słonecznego. Crutzen sugeruje, że związki siarki powinny być wprowadzone we wstępującej części cyrkulacji stratosferycznej w atmosferze tropikalnej i ocenił, że około 1–2 milionów ton siarki na rok jest potrzebne, żeby zniwelować efekt ocieplania o 1,4 W/m². Tego typu zmiana spowoduje widoczne efekty w postaci zmiany koloru wschodu i zachodu słońca i zmniejszenie ilości ozonu stratosferycznego.

Rozjaśnianie chmur morskich

[edytuj | edytuj kod]
Ścieżki statków pokazują zmiany odbijalności chmur spowodowane emisją z kominów statków związaną ze spalaniem paliwa

Techniki używane w modyfikacji pogody stosowane były do zwiększenia lub zmiany opadów m.in. za pomocą technik zasiewania chmur. Propozycje geoinżynieryjne mają na celu zmodyfikowanie tych technik tak, by zmienić odbijalność dochodzącego promieniowania od chmur. W naturze istnieją procesy, które pokazują, że jest to możliwe – wpływ zanieczyszczeń na opady, ślady statków i smugi kondensacyjne.

Zaproponowano techniki zmieniające albedo niskich chmur oceanicznych – stratocumulusów – polegające na zwiększeniu koncentracji kropli o wielkości około 1 μm. Krople takie mają być generowane przez olbrzymie rozpylacze lub przez pompowanie powietrza do oceanu, co spowoduje tworzenie kropli soli morskiej[22][23]. Statki tworzące te krople mają wykorzystywać efekt Magnusa.

Wysokie chmury cirrus wpływają przypuszczalnie na ocieplenie Ziemi, ponieważ są prawie przezroczyste dla dochodzącego promieniowania słonecznego, ale pochłaniają promieniowanie podczerwone. Ten efekt zależy jednak od wielkości kryształów lodu i grubości optycznej warstwy chmur[24]. Cotton[25] zasugerował, że cząstki sadzy umieszczone w górnej troposferze mogą rozpraszać chmury cirrus poprzez ogrzewanie atmosfery. Jednocześnie cząstki sadzy absorbowałyby promieniowanie słoneczne, redukując efekt cieplarniany.

Lustra kosmiczne

[edytuj | edytuj kod]

Zamiast wprowadzania aerozoli do stratosfery czy modyfikacji właściwości odbicia chmur zaproponowano także rozwiązania polegające na umieszczeniu luster odbijających promieniowanie słoneczne. Inną techniką jest umieszczenie przesłony w punkcie libracyjnym pomiędzy Ziemią a Słońcem[26].

Geoinżynieria lodowcowa

[edytuj | edytuj kod]

Geoinżynieria lodowcowa (ang. glacial geoengineering) to zbiór proponowanych podejść geoinżynieryjnych koncentrujących się na spowolnieniu utraty lodowców, lądolodów i lodu morskiego w regionach polarnych, a w niektórych przypadkach także na obszarach alpejskich. Propozycje te są motywowane obawami, że pętle sprzężenia zwrotnego – takie jak utrata albedo lodowego, przyspieszony przepływ lodowców i uwalnianie metanu z wiecznej zmarzliny – mogą amplifikować zmianę klimatu i wywołać krytyczne punkty przegięcia w systemie klimatycznym[27][28].

Proponowane metody geoinżynierii lodowcowej obejmują regionalne lub lokalne zarządzanie promieniowaniem słonecznym, rozrzedzanie chmur cirrus w celu umożliwienia ucieczki większej ilości ciepła oraz stosowanie struktur mechanicznych lub inżynieryjnych do stabilizacji lodu. Konkretne strategie będące przedmiotem badań to stratosferyczna iniekcja aerozoli skoncentrowana na regionach polarnych[27], rozjaśnianie chmur morskich[29], modyfikacja albedo powierzchni za pomocą materiałów odbijających[30], interwencje u podstawy lodowców, takie jak odwadnianie wód subglacjalnych czy promowanie zamarzania dennego[28], oraz ochrona szelfów lodowych za pomocą kurtyn dennych[31]. Geoinżynieria lodowcowa znajduje się we wczesnej fazie badań, a wiele propozycji napotyka poważne wyzwania techniczne, środowiskowe i związane z zarządzaniem[29].

Zarządzanie i regulacje

[edytuj | edytuj kod]

Większość kwestii związanych z zarządzaniem geoinżynierią jest specyficzna dla danej kategorii lub konkretnej metody. Niemniej jednak kilka międzynarodowych instrumentów zarządzania odniosło się do geoinżynierii jako całości.

Strony Konwencji o różnorodności biologicznej podjęły kilka decyzji dotyczących „geoinżynierii związanej z klimatem”. Decyzja z 2010 r. ustanowiła „kompleksowe niewiążące ramy normatywne”[32] dla „działań geoinżynieryjnych związanych z klimatem, które mogą wpływać na różnorodność biologiczną”, żądając, aby takie działania były uzasadnione potrzebą zebrania konkretnych danych naukowych, podlegały wcześniejszej ocenie środowiskowej i skutecznemu nadzorowi regulacyjnemu[33][34]. Decyzja stron z 2016 r. wzywała do „bardziej transdyscyplinarnych badań i dzielenia się wiedzą […] w celu lepszego zrozumienia wpływu geoinżynierii związanej z klimatem”[34][35].

Strony Konwencji londyńskiej i Protokołu londyńskiego zajęły się „geoinżynierią morską”. W 2013 r. strony Protokołu londyńskiego przyjęły poprawkę ustanawiającą prawnie wiążące ramy regulacji geoinżynierii morskiej, początkowo ograniczone do nawożenia oceanu i wymagające oceny i zezwolenia przed rozpoczęciem jakiejkolwiek działalności. Poprawka ta nie weszła jeszcze w życie z powodu niewystarczającej liczby ratyfikacji. W 2022 r. strony obu porozumień odnotowały rosnące zainteresowanie geoinżynierią morską, zidentyfikowały cztery techniki do priorytetowego przeglądu i zachęciły do starannej oceny proponowanych projektów[36].

Kontrowersje

[edytuj | edytuj kod]

Geoinżynieria budzi liczne kontrowersje natury etycznej, politycznej i społecznej. Jednym z głównych zarzutów jest ryzyko pokusy nadużycia – przekonanie, że dostępność technologii geoinżynieryjnych może osłabić motywację do redukcji emisji gazów cieplarnianych. Krytycy zwracają uwagę, że skupienie się na geoinżynierii jako „srebrnej kuli” może prowadzić do opóźnienia niezbędnych działań łagodzących i utrwalenia zależności od paliw kopalnych[7].

Inne obawy dotyczą nieprzewidywalnych skutków ubocznych, nierównomiernego rozkładu korzyści i obciążeń między regionami świata (tzw. sprawiedliwość klimatyczna) oraz trudności w ustanowieniu skutecznego międzynarodowego nadzoru. Potencjalne ryzyko obejmuje zakłócenie wzorców opadów, uszkodzenie warstwy ozonowej (w przypadku stratosferycznej iniekcji aerozoli) oraz ryzyko nagłego przerwania interwencji, co mogłoby doprowadzić do gwałtownego wzrostu temperatur (tzw. efekt szoku końcowego)[6].

Przypisy

[edytuj | edytuj kod]
  1. 1 2 Research on Climate Intervention. World Climate Research Programme. [dostęp 2025-08-02]. (ang.).
  2. ↑ IPCC (2022) Chapter 1: Introduction and Framing w: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press.
  3. 1 2 IPCC, 2021: Annex VII: Glossary [Matthews, J.B.R., V. Möller, R. van Diemen, J.S. Fuglestvedt, V. Masson-Delmotte, C. Méndez, S. Semenov, A. Reisinger (red.)]. W: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, s. 2215–2256, doi:10.1017/9781009157896.022.
  4. ↑ NAS (National Academy of Sciences; National Academy of Engineering, and Institute of Medicine). 1992. Policy Implications of Greenhouse Warming: Mitigation, Adaptation, and the Science Base. Washington, D.C.: National Academy Press. doi:10.17226/1605.
  5. ↑ National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2015. Climate Intervention: Carbon Dioxide Removal and Reliable Sequestration. Washington, D.C.: National Academies Press. doi:10.17226/18805.
  6. 1 2 National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2015. Climate Intervention: Reflecting Sunlight to Cool Earth. Washington, D.C.: National Academies Press. doi:10.17226/18988.
  7. 1 2 Royal Society of London (red.). 2009. Geoengineering the climate: Science, governance and uncertainty. London. ISBN 978-0-85403-773-5.
  8. ↑ UNESCO World Commission on the Ethics of Scientific Knowledge and Technology. 2023. Report of the World Commission on the Ethics of Scientific Knowledge and Technology (COMEST) on the ethics of climate engineering.
  9. ↑ Schenuit, F.; Colvin, R.; Fridahl, M.; McMullin, B.; Reisinger, A.; Sanchez, D.L.; Smith, S.M.; Torvanger, A.; Wreford, A.; Geden, O. (2021). "Carbon Dioxide Removal Policy in the Making: Assessing Developments in 9 OECD Cases". Frontiers in Climate. 3: 638805. doi:10.3389/fclim.2021.638805.
  10. ↑ Geden, O. (2016). "An actionable climate target". Nature Geoscience. 9 (5): 340–342. doi:10.1038/ngeo2699.
  11. 1 2 3 M. Pathak, R. Slade, P.R. Shukla, J. Skea, R. Pichs-Madruga, D. Ürge-Vorsatz (2022). Technical Summary. W: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Cambridge University Press. doi:10.1017/9781009157926.002.
  12. ↑ Schenuit, F.; Gidden, M.J.; Boettcher, M.; Brutschin, E.; Fyson, C.; Gasser, T.; Geden, O.; Lamb, W.F.; Mace, M.J.; Minx, J.; Riahi, K. (2023). "Secure robust carbon dioxide removal policy through credible certification". Communications Earth & Environment. 4 (1): 349. doi:10.1038/s43247-023-01014-x.
  13. ↑ Helwegen, K.G.; Wieners, C.E.; Frank, J.E.; Dijkstra, H.A. (2019). "Complementing CO2 emission reduction by solar radiation management might strongly enhance future welfare". Earth System Dynamics. 10 (3): 453–472. doi:10.5194/esd-10-453-2019.
  14. ↑ Intergovernmental Panel on Climate Change (2021). Climate Change 2021: Mitigation of Climate Change – Working Group III Contribution.
  15. ↑ IPCC (2022). Global Warming of 1.5°C: IPCC Special Report. Cambridge University Press. doi:10.1017/9781009157940.006.
  16. ↑ Feingold, G. i in. (2024). "Physical science research needed to evaluate the viability and risks of marine cloud brightening". Science Advances. 10 (12): eadi8594. doi:10.1126/sciadv.adi8594.
  17. ↑ Feinberg, A. (2024). "Annual Solar Geoengineering: Mitigating Yearly Global Warming Increases". Climate. 12 (2): 26. doi:10.3390/cli12020026.
  18. ↑ Mauna Loa Baseline Observatory. [w:] Global Monitoring Laboratory; Earth System Research Laboratories [on-line]. [dostęp 2021-06-01]. (ang.).
  19. ↑ Budyko, M. I. 1974. The method of climate modification. Meteor. Hydrol. 2:91–97.
  20. ↑ Dyson, F. J. i G. Marland. 1979. Technical fixes for the climatic effects of CO2. W: Workshop on the Global Effects of Carbon Dioxide from Fossil Fuels, Miami Beach, FL, March 7-11, 1977, red. W. P. Elliott and L. Machta, s. 111–118. U.S. DOE, CONF-770385, UC-11.
  21. ↑ Crutzen, P. J. 2006. Albedo enhancement by stratospheric sulfur injections: A contribution to resolve a policy dilemma? Climate Change 77:211–219.
  22. ↑ Latham, J. 2002. Amelioration of global warming by controlled enhancement of the albedo and longevity of low-level maritime clouds. Atmospheric Science Letters 3:52–58, doi:10.1006/asle.2002.0048.
  23. ↑ Latham, J., P. Rasch, C.-C. Chen, L. Kettles, A. Gadian, A. Gettelman, H. Morrison, K. Bower i T. Choularton (2008). "Global temperature stabilization via controlled albedo enhancement of low-level maritime clouds". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 366: 3969–3987.
  24. ↑ Stephens, G. L., S. C. Tsay, P. W. Stackhouse i P. J. Flatau (1990). The relevance of the microphysical and radiative properties of cirrus clouds to climate and climatic feedback. Journal of the Atmospheric Sciences 47, 1742–1754.
  25. ↑ W. R. Cotton, Weather and climate engineering w J. Heintzenberg, R. J. Charlson, Clouds in the perturbed climate system: their relationship to energy balance, atmospheric dynamics, and precipitation, Strüngmann Forum Reports, 2009.
  26. ↑ Early, J. T. 1989. Space-based solar screen to offset the greenhouse effect. J. Brit. Interplanetary Soc. 42:567–569.
  27. 1 2 Duffey, A.; Irvine, P.; Tsamados, M.; Stroeve, J. (2023). "Solar Geoengineering in the Polar Regions: A Review". Earth's Future. 11 (6). doi:10.1029/2023EF003679.
  28. 1 2 Minunno, R.; Andersson, N.; Morrison, G.M. (2023). "A systematic literature review considering the implementation of planetary geoengineering techniques for the mitigation of sea-level rise". Earth-Science Reviews. 241: 104431. doi:10.1016/j.earscirev.2023.104431.
  29. 1 2 Wang, F.; Xie, Y.; Wang, L.; Liu, S.; Jin, X. (2025). "Mitigating ice sheets and mountain glaciers melt with geoengineering". Science of the Total Environment. 963: 178450. doi:10.1016/j.scitotenv.2025.178450.
  30. ↑ Lockley, A.; Wolovick, M.; Keefer, B.; Gladstone, R.; Zhao, L.-Y.; Moore, J.C. (2020). "Glacier geoengineering to address sea-level rise: A geotechnical approach". Advances in Climate Change Research. 11 (4): 401–414. doi:10.1016/j.accre.2020.11.008.
  31. ↑ Gertner, J. (2024). "Can $500 Million Save This Glacier?". The New York Times. 6 stycznia 2024.
  32. ↑ Geoengineering in relation to the Convention on Biological Diversity. CBD Technical Series. Montreal: Secretariat of the Convention on Biological Diversity. 2012. ISBN 978-92-9225-429-2.
  33. ↑ National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (2021). Reflecting Sunlight: Recommendations for Solar Geoengineering Research and Research Governance. Washington, D.C.: National Academies Press. doi:10.17226/25762.
  34. 1 2 Scientific Advice Mechanism to the European Commission (2024). Solar radiation modification: evidence review report. SAPEA. doi:10.5281/zenodo.14283096.
  35. ↑ Convention on Biological Diversity, Conference of the Parties (2016). Decision Adopted by the Conference of the Parties to the Convention on Biological Diversity, XIII/14. Climate-related Geoengineering.
  36. ↑ International Maritime Organization. "Marine geoengineering".
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Geoinżynieria_(klimat)&oldid=80319841”