Геоинженерия сегодня и завтра

Пока наемные хакеры взламывают переписку климатологов, пока климатологи оправдываются перед общественностью, пока общественность с надеждой взирает на своих политиков – политики нехотя собираются на очередные переговоры, которые кончаются очередным фуком, пока все это происходит и тянется, содержание углекислого газа и метана в земной атмосфере неслышно растет себе и растет, не обращая внимания на все эти глупости, как говаривали в Одессе.Видя, что общественности и политикам явно неохота заниматься глобальным потеплением («Когда еще оно там будет, если вообще будет!»), озабоченные будущим специалисты собрались в начале апреля текущего года в Калифорнии, чтобы обсудить планы так называемой геоинженерии, а точнее – таких пособов укрощения земного нагрева, которые сделали бы жизнь на Земле если не сносной (на это уже никто не замахивается), то хотя бы возможной. (В этой связи нельзя удержаться от замечания в сторону. Пару десятилетий назад американский фантаст Ким Стенли Робинсон в романах «Красный Марс», «Голубой Марс» и «Зеленый Марс» описал перипетии многовековой борьбы за так называемый терраформинг Марса, то есть за его преобразование в подобие Земли, чтобы люди могли жить и на Марсе. Как иронична история! Мог ли Робинсон представить себе, что терраформинг понадобится самой Земле, чтобы люди могли жить хотя бы на ней!)

Раздел геоинженерии, посвященный планам борьбы с потеплением, сравнительно молод, тем не менее самих планов появилось уже немало. Какими бы фантастическими они нам ни показались, технически они уже осуществимы. На конференции в Калифорнии обсуждались, например, различные варианты охлаждения Земли с помощью отражения части солнечного тепла посредством зеркал.
Один из таких планов предлагает разместить систему отражательных зеркал в стратосфере, выше слоя парниковых газов. При достаточной площади зеркал такое отражение может дать нужный эффект, но для поддержания этой системы на постоянной высоте понадобятся двигатели и постоянный расход энергии тем больший, чем больше будет размер зеркал. Меньше затрат требует план размещения отражательных зеркал в ближнем космосе. Это и дешевле, и позволит использовать зеркала-спутники любого размера, которым достаточно будет небольших реактивных двигателей, чтобы по команде с Земли принимать любое нужное положение.

Технически проще, однако, третий вариант: разместить отражатели в пустынных районах Земли, где они никому не будут мешать. Как и в первых двух вариантах, расчет здесь делается на то, что эти зеркала отразят часть солнечной энергии раньше, чем она поглотится почвой. Ведь весь парниковый эффект упомянутых выше газов порожден именно тем, что земная поверхность, поглощая солнечную энергию в ввидимой части спектра, переизлучает ее затем в виде инфракрасных волн. А как раз они-то и поглощаются молекулами парниковых газов. Поглотив эти инфракрасные кванты, парниковый слой затем тоже их переизлучает, но при этом часть этого тепла уходит вниз, то есть снова к Земле, и начинает циркулировать между Землей и парниковым слоем, постепенно нагревая атмосферу. Если зеркала в пустынях будут отражать часть видимого солнечного света, не давая ему возможности достичь почвы и превратиться в инфракрасные волны, этот отраженный свет сможет полностью пройти сквозь парниковый слой и рассеяться в космосе.

Конечно, в этом случае выигрыш в охлаждении будет много меньше, чем от зеркал в космосе или даже стратосфере, поскольку часть падающего света все же преобразуется в инфракрасный в самих зеркалах. Другая проблема состоит в том, что с недавних пор на пустыни начал претендовать общеевропейский концерн-гигант «Дезертек», который планирует покрыть эти районы системой не отражающих, а, напротив, поглощающих зеркал, с помощью которых можно будет производить столь необходимую Земле «чистую» электроэнергию. Остается еще четвертый вариант – поставить отражающие зеркала не в пустыне, а в населенной местности, но этот вариант, понятно, имеет еще меньшую эффективность.

Однако геоинженерные проекты не сводятся только к зеркалам. Есть и более размашистые планы. Например, американский инженер Вингертер выступил на встрече с предложением «сдвинуть назад» пассатные ветры. За последние пятьдесят лет в силу изменений климата эти ветры в Южном полушарии сдвинулись на 3-4 градуса к югу. Это усиливает океанские течения, которые поднимают к поверхности океана теплую воду, что вызывает ускоренное таяние ледников в Антарктике.

Если вернуть пассаты в прежние широты, этот процесс можно приостановить, а возможно – и повернуть. Вингертер для этого предлагает засеять южную часть Мирового океана частицами железа, чтобы дать толчок целой цепи процессов: засеивание океанов будет способствовать размножению фитопланктона, планктон в ходе своего метаболизма выделит в воздух углеводородо-сернистое соединение диметилсульфид. Частицы диметилсульфида сыграют роль новых центров конденсации воды в атмосфере, что увеличит число образующихся капель. Увеличение числа капель приведет к увеличению облачного слоя, а увеличившийся облачный слой будет отражать больше солнечной энергии. По расчетам автора, таким способом удастся понизить среднюю температуру на 0,5 градуса, этого должно хватить для возвращения сбежавших пассатов на положенное место.

Канадский климатолог Кейс предложил вернуться к давней идее забрасывать сульфидные частицы прямо в атмосферу, минуя океаны и их планктон. Такой план уже обсуждался в минувшие годы, но теперь Кейс выступил с развернутой программой его реализации. Он предлагает с помощью самолетов распылить около тонны сульфидных частиц на высоте 20 километров. Результаты этого эксперимента, говорит он, позволят учёным уточнить компьютерные модели климата, и в то же время из-за малого масштаба он не повлечет за собой никакой опасности. Несколько иной проект засеивания атмосферы предложили ученые калифорнийской фирмы «Просвет в тучах». Они считают более эффективным засеивание небес с помощью распыленной океанской воды, чтобы капли (из которых потом образуются облака) конденсировались на частицах соли. По их словам, фирма готова приступить к осуществлению этого проекта, как только получит соответствующее разрешение.

Две последние программы, обсуждавшиеся на конференции, были намного более скромными и, так сказать, ближе к земле в прямом и переносном смысле. Одна из них состоит в быстрейшем и максимально энергичном насаждении лесов, которые, как известно, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Усиленное выведение углекислого газа из атмосферы должно уменьшить парниковый эффект и приостановить рост температуры. Казалось бы, чего проще! Увы, пока что человечество делает прямо противоположное: энергично истребляет леса, тем самым увеличивая содержание углекислого газа в атмосфере.

Вторая, похожая на предыдущую, программа под вдохновляющим названием «Искусственные деревья» была представлена тем же Кейсом. Созданная им фирма «Carbon Engineering» разработала метод связывания парниковых газов путем пропускания их через определенные химические вещества, которые выделяют кислород подобно настоящим деревьям. По расчетам фирмы, ее метод позволит искусственно извлекать углекислый газ из атмосферы, затрачивая всего 100-250 долларов за каждую тонну добытого таким образом и похороненного под землей газа.

В заключение встречи специалисты распределили все обсуждавшиеся варианты по их стоимости, эффективности (в смысле снижения температур) и степени риска, то есть опасности в случае какого-либо просчета. Самыми эффективными были признаны зеркала в космосе и стратосфере, а также проект «Искусственные деревья», в разряд средней эффективности вошли зеркала в пустынях, засеивание океанов и атмосферы и насаждение лесов, а титул наименее эффективного метода достался зеркалам в городах.

В смысле стоимости самыми дешевыми являются проекты зеркал всех видов, кроме стратосферных, и проект «Искусственные деревья», а самыми дорогими – стратосферные зеркала и насаждение лесов. С учетом этих двух параметров самые перспективные геоинженерные проекты – это зеркала в ближнем космосе и «Искусственные деревья». Степень возможной опасности оказалась довольно высокой для всех проектов, кроме насаждения лесов и создания «Искусственных деревьев». Опасность эта связана прежде всего с тем, что любой проект прямого, пусть и самого ограниченного во времени и масштабах воздействия на атмосферу может привести к непредвиденным изменениям в сложном комплексе атмосферных процессов.

Эту опасность прекрасно проиллюстрировала появившаяся в журнале «Science» (почти в самый канун калифорнийской конференции) статья Робока, Стенчикова, Бунци и Кравица, в которой детально анализируется один из упомянутых выше геоинженерных проектов – засеивание атмосферы частицами сульфатов. В свое время этот проект родился из опыта, связанного с крупными вулканическими извержениями. Всякий раз вулканы выбрасывают такие частицы в огромных масштабах и порой вызывают длительные глобальные похолодания. Не так давно пепел относительно небольшого исландского извержения приостановил все авиадвижение в Северной Европе. Например, извержение филиппинского вулкана Пинатубо в 1991 году привело к выбросу в воздух 20 Тг (20 мегатонн) сульфатных частиц и вызвало похолодание на 0,5 градуса. Однако в следующем году пыль осела и температура вернулась к норме. С другой стороны, извержения Касаточи (2008 год, 1,5 Тг) и Сарычева (2009 год, 2 Тг) никакого ощутимого снижения температуры не вызвали.

Цифры показывают, что для ощутимого и устойчивого снижения температур в умеренных широтах земного шара нужно ежегодно выбрасывать в атмосферу около 5 Тг частиц (что эквивалентно повторению извержений Пинатубо через каждые четыре года). Но детальное изучение указанных извержений показало, что они вызвали уменьшение осадков в Юго-Восточной Азии и увеличение озоновой дыры. Выходит, непрерывное забрасывание в атмосферу сульфатных частиц тоже может вызвать уменьшение осадков и увеличение озоновой дыры, причем не разовое, а непрерывное. Уменьшение осадков неизбежно отразится на всем населении этого региона (более 2 млрд человек), жизнь которого зависит от дождей. Рост озоновой дыры угрожает всему человечеству увеличением потоков вредоносной космической радиации.

Мало того. По мере роста численности сульфатных частиц растет и вероятность их столкновения и слипания. Между тем крупные частицы выходят из разряда вулканической пыли – они уже не отражают в нужном участке спектра, то есть не уменьшают приток солнечного тепла, и могут даже, напротив, перейти в разряд парниковых. Чтобы компенсировать этот эффект, придется каждый год засеивать атмосферу все большим числом сульфатных частиц – со все возрастающими вредными последствиями этого. Но и прервать такой «саморазгоняющийся» эксперимент тоже небезопасно, ибо, судя по некоторым расчетам, это вызовет намного более быстрый рост температуры в сравнении с тем, каким бы он был без засеивания.

Сказанного, думается, достаточно, чтобы понять всю сложность проблем, стоящих перед геоинженерией в ее попытках приостановить глобальное потепление. Это означает необходимость новых поисков, потому что, как бы ни оценивать вероятность опасного глобального потепления, она в любом случае не равна нулю.