Een kritische blik op geo-engineering onthult wereldwijde risico’s

De El Niño Zuidelijke Oscillatie beïnvloedt belangrijke weerspatronen wereldwijd. Het verstoren van dit systeem kan intense en verstrekkende gevolgen hebben. Met de voortdurende CO2-uitstoot overwegen steeds meer beleidsmakers, wetenschappers en milieuactivisten geo-engineering om een klimaatramp te voorkomen. Dergelijke ingrepen kunnen alles beïnvloeden, van neerslag tot wereldwijde voedselvoorzieningen, wat de inzet enorm maakt.

In het kort kan het manipuleren van andere aspecten van het klimaatsysteem van de aarde sommige effecten van klimaatverandering verminderen. Maar de wonderlijke complexiteit van onze planeet bemoeilijkt elk van deze voorstellen. Klimaatwetenschappers aan de UC Santa Barbara hebben twee benaderingen geanalyseerd die gericht zijn op het verminderen van de hoeveelheid zonlicht die de aarde verwarmt: cloud seeding boven de oostelijke Stille Oceaan en het inbrengen van aerosol in de stratosfeer.

Door lokale effecten op de Stille Oceaan te modelleren, ontdekte men dat de eerste strategie een van de belangrijkste klimaatscycli van de aarde, de El Niño Zuidelijke Oscillatie, volledig zou verstoren. Tegelijkertijd zou de tweede strategie nauwelijks invloed op het systeem hebben. De resultaten, gepubliceerd in het tijdschrift Earth’s Future, benadrukken het belang van het overwegen van de brede waaier aan gevolgen die elke geo-engineeringoplossing met zich mee kan brengen.

“We moeten voorzichtig zijn met het implementeren van geo-engineeringvoorstellen voordat we volledig begrijpen wat er zal gebeuren,” zei de eerste auteur Chen Xing, een doctorandi aan de Bren School of Environmental Science & Management van UCSB. Xing en zijn medestudent Cali Pfleger waren nieuwsgierig naar hoe geo-engineering de mariene ecosystemen zou kunnen beïnvloeden. Maar om dit te begrijpen, is het noodzakelijk om rekening te houden met hun effecten op de klimaatscycli van de oceanen, waarvan de El Niño Zuidelijke Oscillatie (ENSO) de belangrijkste is.

ENSO is een klimaatcyclus van twee tot zeven jaar die de verdeling van warm water in de tropische Stille Oceaan verschuift. Dit heeft diepgaande implicaties voor wereldwijde weerspatronen en atmosferische circulatie. Bijvoorbeeld, El Niño-jaren brengen warme waters naar de westkusten van de Amerika’s langs de evenaar, wat leidt tot natte winters in Californië. In tegenstelling daarmee ervaren Zuid- en Zuidoost-Azië sterkere moessons wanneer de westelijke Stille Oceaan opwarmt in La Niña-jaren.

De twee geo-engineeringvoorstellen die de auteurs hebben geëvalueerd, houden beide in dat er aerosol in de atmosfeer wordt vrijgegeven; het verschil zit in het type en de hoogte. Cloud seeding, of mariene cloudverheldering (MCB), omvat het injecteren van zeezout binnen 2 kilometer van het oppervlak om meer reflecterende bewolking over de oceanen te bevorderen. Ondertussen blokkeert stratosferische aerosolinjectie (SAI) zonlicht verder omhoog door sulfaten hoog in de atmosfeer vrij te geven.

Voorstanders van geo-engineering hebben soms de oostelijke zijden van oceaanbekkens (westkusten van de continenten) als doelwit genomen voor mariene cloudverheldering vanwege hun sterke effect op de wereldtemperatuur. Helaas lijkt de zuidoostelijke Stille Oceaan in het bijzonder een grote invloed te hebben op ENSO. “Het inzetten van MCB in de subtropische oostelijke Stille Oceaan vermindert de ENSO-amplitude met ongeveer 61%,” schrijven de auteurs.

“Het is moeilijk om ENSO zo snel te laten veranderen,” zei Associate Professor Samantha Stevenson, die mede-auteur van de studie is en de adviseur van Xing en Pfleger. Mariene cloudverheldering werkt door het creëren van wolken met talrijkere, maar kleinere druppels. Het resultaat is een meer reflecterende wolk die het oppervlak eronder koeler houdt. Echter, deze kleinere druppels belemmeren de vorming van regendruppels, wat leidt tot drogere omstandigheden met minder lokale neerslag.

Wanneer deze koele lucht de centrale Stille Oceaan binnenstroomt, vermindert dit de verdamping die de atmosferische convectie aandrijft, waardoor de regio verder uitdroogt. Deze koeling en uitdroging van de oostelijke Stille Oceaan versterkt de winden langs de evenaar. Het resultaat zijn drogere, koelere, winderige omstandigheden in de lucht met meer opwelling en koelere oppervlakte-temperaturen in de zee. Met andere woorden, ENSO stort in.

De auteurs dachten dat de voorstellen impact konden hebben, “maar we hadden niet verwacht dat twee derde van de variatie in ENSO zou verdwijnen,” zei Xing. De implicaties lijken duidelijk: “Doe geen MCB boven de oostelijke Stille Oceaan, want het kan super sterke ketenreacties veroorzaken door de verdwijning van ENSO.” In tegenstelling tot de ernstige gevolgen van mariene cloudverheldering had stratosferische aerosolinjectie vrijwel geen effect op ENSO. Waarom is er zo’n verschil?

Het antwoord kan te maken hebben met de hoogte en de ruimtelijke verdeling van de wolkdeeltjes. MCB is meer geconcentreerd en dichter bij het oppervlak, terwijl SAI hoog in de atmosfeer wordt uitgevoerd, waar de deeltjes meer verspreid zijn. Dit betekent dat de koelende invloed van SAI gelijkmatiger verdeeld is en minder verstorend voor de tropische Stille Oceaan.

Toch betekent dit niet dat alle MCB-strategieën een dergelijk schadelijk effect op ENSO zullen hebben. Volgens Stevenson hebben deze MCB-simulaties zo’n impact vanwege de aard van deze specifieke locatie in de oostelijke Stille Oceaan. “We zeggen niet dat alle MCB ENSO zal doden. We zeggen gewoon dat dit gebeurt als je het in deze specifieke regio doet,” zei ze. We zouden mariene cloudverheldering elders kunnen uitvoeren, voegde ze eraan toe, maar we zouden een grotere ingreep nodig hebben om dezelfde hoeveelheid wereldwijde koeling te bereiken.

Uiteraard zal het nemen van geen actie ook gevolgen hebben. Ongebreidelde klimaatverandering zal zeker belangrijke natuurlijke cycli, ecosystemen en sociale systemen verstoren. Wat betreft ENSO, weten wetenschappers momenteel niet wat ermee zal gebeuren. Maar dat op zich is reden voor voorzichtigheid. “Er is niets dat vergelijkbaar is met de snelheid waarmee ENSO zou veranderen in deze MCB-experimenten,” zei Stevenson. “Het daalt gewoon niet natuurlijk met 60% in 10 jaar, zelfs niet onder klimaatverandering.”

Het blokkeren van zonlicht dat de aarde bereikt, zou ook de fotosynthetische activiteit verlagen, wat de productiviteit van gewassen, bossen en, cruciaal, mariene algen vermindert. Algen vormen de basis van het oceanische voedselweb en genereren ongeveer 70% van de zuurstof in de atmosfeer. Het team is van plan de effecten van deze voorstellen op mariene ecosystemen te onderzoeken.

Deze studie benadrukt het belang van het begrijpen van de nuances en afwegingen bij het ontwerpen en kiezen van geo-engineeringoplossingen. “Twee ingrepen kunnen hetzelfde opwarmingsdoel wereldwijd bereiken en extreem verschillende regionale klimaatimpact hebben,” zei Stevenson. “De belangrijkste vraag is: ‘Denken we aan alle mogelijke gevolgen?’