Geo-engineeringstechniek kan de aarde koelen met bestaande vliegtuigen

Nieuwe techniek om de aarde te koelen met bestaande vliegtuigen

Een techniek om de aarde te koelen, waarbij deeltjes aan de atmosfeer worden toegevoegd om zonlicht te reflecteren, kan worden uitgevoerd met bestaande grote vliegtuigen in plaats van dat er speciale vliegtuigen ontwikkeld hoeven te worden. Dit blijkt uit een nieuw modelonderzoek geleid door onderzoekers van UCL (University College London).

Eerder veronderstelde het merendeel van het onderzoek dat de techniek, bekend als stratosferische aerosolinjectie, in de tropen zou worden toegepast. Dit zou vereisen dat speciaal ontworpen vliegtuigen op hoogtes van 20 km of meer konden vliegen om de deeltjes te injecteren. In de nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Earth’s Future, hebben wetenschappers simulaties uitgevoerd van verschillende strategieën voor aerosolinjectie en geconcludeerd dat het toevoegen van deeltjes op 13 km boven de poolgebieden de aarde op betekenisvolle wijze zou kunnen koelen, zij het minder effectief dan op grotere hoogtes dichter bij de evenaar. Commerciële vliegtuigen zoals de Boeing 777F kunnen deze hoogte bereiken.

Hoofdonderzoeker Alistair Duffey, een Ph.D. student aan de afdeling Aardwetenschappen van UCL, zei: “Zonne-geo-engineering brengt serieuze risico’s met zich mee en er is veel meer onderzoek nodig om de impact ervan te begrijpen. Onze studie suggereert echter dat het gemakkelijker is om de aarde te koelen met deze specifieke interventie dan we dachten. Dit heeft gevolgen voor hoe snel stratosferische aerosolinjectie kan worden gestart en door wie.”

“Er zijn nadelen aan deze strategie op lage hoogte bij de polen. Op deze lagere hoogte is stratosferische aerosolinjectie ongeveer een derde zo effectief. Dit betekent dat we drie keer zoveel aerosol zouden moeten gebruiken om hetzelfde effect op de wereldtemperatuur te hebben, wat bijwerkingen zoals verzuring van regen kan verhogen. De strategie zou ook minder effectief zijn in het koelen van de tropen, waar de directe kwetsbaarheid voor opwarming het hoogst is.”

“Klimaatverandering is echter een ernstig probleem en het is van vitaal belang om al onze opties te begrijpen, zodat beleidsmakers de inzichten hebben die ze nodig hebben om weloverwogen beslissingen te nemen.”

De onderzoekers hebben simulaties uitgevoerd in het Britse Earth System Model 1 (UKESM1), een computermodel van het klimaat, om de impact van stratosferische aerosolinjectie te schatten. Door zwaveldioxide toe te voegen—dat zich omzet in kleine reflecterende deeltjes—op verschillende hoogtes, breedtegraden en seizoenen, konden ze de effectiviteit van verschillende inzetstrategieën kwantificeren.

Ze stelden vast dat de inzet van stratosferische aerosolinjectie op lage hoogte alleen effectief zou zijn als dit dicht bij de poolgebieden van de aarde wordt gedaan. Om effectief te zijn, moeten de deeltjes in de stratosfeer worden gecreëerd, een laag van de atmosfeer boven de meeste wolken, en deze laag ligt dichter bij de grond, dichter bij de polen.

In de troposfeer—de laagste laag van de atmosfeer—zouden aerosoldeeltjes snel verdwijnen omdat ze worden gevangen in wolken en uit de lucht vallen als regen. De stratosfeer daarentegen is droog, stabiel en vrij van wolken, wat betekent dat toegevoegde deeltjes maanden of jaren kunnen blijven hangen.

De onderzoekers schatten dat het injecteren van 12 miljoen ton zwaveldioxide per jaar op 13 km in de lokale lente en zomer van elk halfrond de aarde met ongeveer 0,6°C zou kunnen koelen. Dit is ongeveer dezelfde hoeveelheid die in de atmosfeer werd toegevoegd door de uitbarsting van de vulkaan Mount Pinatubo in 1991, die ook een waarneembare daling van de wereldtemperaturen veroorzaakte.

In de simulatie werd het zwaveldioxide toegevoegd op breedtegraden van 60 graden noord en zuid van de evenaar. Dit komt ruwweg overeen met de breedtegraad van Oslo in Noorwegen en Anchorage in Alaska; in het zuiden zou dit onder de zuidelijkste punt van Zuid-Amerika zijn.

Deze strategie is niet zo effectief als het injecteren van zwaveldioxide op 20 km, omdat de deeltjes niet zo lang in de stratosfeer blijven, dat wil zeggen, slechts enkele maanden op 13 km in plaats van meerdere jaren op 20 km.

Een strategie op lage hoogte met bestaande vliegtuigen zou echter eerder kunnen beginnen dan een strategie op hoge hoogte, waarbij de onderzoekers opmerken dat een eerdere studie heeft aangetoond dat het ontwerpen en certificeren van hoogvliegende vliegtuigen een decennium kan duren en verschillende miljarden dollars kan kosten.

Co-auteur Wake Smith, docent aan de Yale School of the Environment, onderdeel van Yale University, zei: “Hoewel bestaande vliegtuigen nog steeds een aanzienlijk modificatieprogramma nodig zouden hebben om te kunnen functioneren als inzettankers, zou deze route veel sneller zijn dan het ontwerpen van een nieuw hoogvliegend vliegtuig.”

De strategie is geen snelle oplossing—stratosferische aerosolinjectie moet geleidelijk worden geïntroduceerd en geleidelijk worden verminderd om catastrofale gevolgen van plotselinge opwarming of afkoeling te voorkomen. Het zou ook de noodzaak voor emissiereducties niet elimineren.

Co-auteur Dr. Matthew Henry van de Universiteit van Exeter zei: “Stratosferische aerosolinjectie is zeker geen vervanging voor de vermindering van broeikasgasemissies, aangezien eventuele negatieve bijeffecten toenemen met de hoeveelheid koeling: we kunnen alleen langdurige klimaatsstabiliteit bereiken met netto nul.”