04.08.2024. - Может ли геоинженерия защитить ледяные щиты Земли

Может ли геоинженерия защитить ледяные щиты Земли

Пришло время более тщательно и серьезно рассмотреть возможность использования геоинженерии для защиты ледяных щитов планеты, считает группа ученых, опубликовавшая новый доклад, посвященный этому вопросу. Ледниковая геоинженерия - это развивающаяся область исследований, которая дает некоторую надежду на то, что количество ледников и ледяных щитов на Земле уменьшится.

В совокупности ледники и ледниковые щиты называются криосферой. Криосфера играет важную роль в круговороте воды. Это огромные резервуары для воды, которые при повышении температуры сбрасывают свою воду в реки, озера и океаны. Они покрывают около 10% поверхности Земли и обеспечивают сельскохозяйственным водоснабжением около 2 миллиардов человек.

Несоблюдение мер по защите ледников Земли может привести к серьезным последствиям: глобальному подъему уровня моря. МГЭИК (Международная группа экспертов по изменению климата) не принимает жестких мер, когда речь заходит о таянии ледяных щитов и ледникового покрова нашей планеты. В своем специальном докладе об океане и криосфере в условиях меняющегося климата, опубликованном в 2019 году, МГЭИК заявила, что к концу 21-го века средний глобальный уровень моря, вероятно, поднимется на 0,95 фута (0,29 м) - 3,61 фута (1,1 м).

Эти оценки на самом деле могут быть весьма скромными, но они все равно ставят огромное количество людей в небольших островных государствах и прибрежных городах прямо под прицел разворачивающейся катастрофы, связанной с таянием криосферы.

Команда из пяти ученых опубликовала новую техническую документацию по ледниковой геоинженерии "Вмешательство в ледниковый климат: исследовательское видение". В ней они утверждают, что гляциологические исследования должны быть направлены на сохранение ледяного покрова, чтобы замедлить или предотвратить повышение уровня моря. Они пишут, что нам необходимо определить, "могут ли инженерные вмешательства, применяемые в критических регионах ледяного покрова, снизить повышение уровня моря".

В своей статье они сосредоточили внимание на ледяных щитах, а не на ледниках. Ледники в мире расположены далеко друг от друга, каждый из них относительно невелик и разбросан по всему миру. Они не являются реалистичными объектами для геоинженерии. И наоборот, в Антарктиде и Гренландии имеются массивные ледяные щиты размером с континент, которые доступны и являются основным источником талой воды, повышающей уровень моря.

Авторы не выступают за какое-либо конкретное геоинженерное вмешательство. Вместо этого они представляют свое видение энергичных усилий по определению того, какие меры вмешательства следует или могло бы быть использовано.

"Каждый ученый надеется, что нам не придется проводить это исследование", - сказал Дуглас Макайил, профессор геофизических наук Чикагского университета, который изучает ледники почти 50 лет и является соавтором белой книги. "Но мы также знаем, что если мы не подумаем об этом, то можем упустить возможность помочь миру в будущем".

Каждый крупный ледяной покров и система ледников в мире претерпевают серьезные изменения. По мере ускорения их таяния в океаны будет поступать все больше и больше воды. С конца 1800-х годов уровень мирового океана уже поднялся примерно на 8-9 дюймов, и этот рост будет только ускоряться.

Большая часть воды будет поступать из регионов Антарктики и Арктики, в основном из Гренландии и Антарктического ледяного щита, континентального ледяного покрова, который покрывает почти всю Антарктиду. Может ли ограничение таяния в этих ключевых регионах помочь замедлить повышение уровня мирового океана? Как этого можно достичь и какие нежелательные последствия это может иметь для экосистем? По мнению авторов отчета, пришло время серьезно и целенаправленно заняться этими вопросами.

В последние пару десятилетий ученые сосредоточились на двух вопросах, касающихся таяния криосферы. Один из них касается того, какие процессы вызывают потерю льда, что способствует глобальному подъему уровня моря, а другой - того, как изменение климата стимулирует эти процессы или влияет на них. На протяжении десятилетий гляциологи неофициально обсуждали, какие меры можно было бы предпринять, чтобы замедлить подъем уровня моря.

По мнению авторов этого отчета, пришло время сделать следующий шаг и спросить, что можно сделать. "Мы не можем остановить повышение уровня моря, но, возможно, нам удастся замедлить его, пока человечество совершает необходимый переход от углеродных энергетических систем", - пишут они.

Их "Белая книга" построена вокруг трех вопросов::

- Какие природные процессы могут ограничить разрушение ледяного покрова?

- Существуют ли меры вмешательства человека, которые могли бы усилить эти естественные процессы и тем самым замедлить повышение уровня моря?

- Каковы наши возможности для осуществления этих мер?

"Белая книга" - это программа исследований, направленная на то, чтобы ответить на эти вопросы. Она выходит за рамки геоинженерии и также рассматривает "социальную свободу и справедливость, управление, этику и целесообразность любых исследований по вмешательству в ледниковый климат".

Существует два основных подхода к ограничению таяния и глобального повышения уровня моря. Один из них предполагает вмешательство в механизмы переноса тепла в океане, а другой - вмешательство в базальную гидрологию. Базальная гидрология относится к условиям у основания льда. Другой, менее известный подход предполагает вмешательство путем откачки морской воды.

Проблема чрезвычайно сложна. Например, в Антарктиде разные ледяные щиты по-разному реагируют на повышение температуры. Они имеют различную структуру и по-разному соприкасаются с океаном. Некоторые из них относительно защищены от таяния, в то время как другие подвергаются гораздо большей опасности. Ни одно из мер не приведет к успеху.

В некоторых случаях геоинженерия должна была бы предотвратить попадание теплой воды на нижнюю сторону шельфовых ледников. Это можно было бы сделать, построив на дне океана насыпи из донных отложений или разместив там волокнистые завесы. Вместо этого более холодная вода могла бы направляться к нижней части шельфовых ледников, ограничивая и задерживая таяние. Это также могло бы привести к утолщению и удлинению шельфовых ледников.

Это пример вмешательства в процесс переноса тепла океаном. "Это стабилизировало бы ледяной покров и замедлило бы скорость его разрушения", - объясняют авторы. Исследования с использованием моделирования показывают, что небольшие завесы, покрывающие лишь часть водной толщи, могут оказать значительное влияние на таяние.

Очевидный вопрос заключается в том, что происходит с экосистемой? Было бы трудно продать, если бы разрушение окружающей среды было серьезным.

Основные гидрологические исследования проводятся у основания ледяных щитов, где они соприкасаются с землей. Ледяные потоки - это быстротекущие потоки, которые выбрасывают лед и осадочные породы в океан из-под ледяного покрова и способствуют созданию зеркальных изображений. В прошлом некоторые из них останавливались сами по себе. Ледяной поток Камб внезапно прекратил свое существование около 200 лет назад по естественным причинам.

Можем ли мы воссоздать эти причины с помощью геоинженерии? "Лучшее понимание того, почему ледяной поток Камб сам по себе прекратил свое существование, поможет нам понять, есть ли какие-либо вмешательства человека, которые могли бы привести к повторению этого", - пишут авторы.

Авторы отмечают, что поток льда Камб, вероятно, замедлился из-за потери содержания воды. Вода действует как смазка, которая позволяет потокам течь быстрее, ускоряя таяние.

Одна из идей заключается в том, чтобы просверлить несколько отверстий в ледяных покровах и извлечь воду из прикорневой области. Это уменьшило бы смазывающий эффект и замедлило бы движение ледяных потоков. "Эти отверстия будут использоваться для извлечения воды или тепла из подледниковой системы, возможно, с помощью пассивных термосифонов без питания", - объясняют авторы. Другой аналогичный метод предполагает создание каналов под ледяным покровом, по которым вода могла бы стекать.

Одним из преимуществ такого рода мероприятий в области базовой гидрологии является то, что они могут оказать меньшее воздействие на окружающую среду.

Есть несколько других возможных способов воздействия, которые изучены не так хорошо. Например, на поверхности можно было бы использовать ветрозащитные экраны, чтобы помочь снегу скапливаться на поверхности ледяных покровов. Мы могли бы разместить отражающие материалы на поверхности ледяных покровов, чтобы уменьшить абляцию. Другой способ заключается в использовании тросов и якорей для предотвращения разрушения ледяных покровов. Еще один способ - закачивать морскую воду на поверхность ледяных покровов зимой, чтобы создать больше льда.

"Нам потребуется от 15 до 30 лет, чтобы понять достаточно, чтобы рекомендовать или исключить любое из этих вмешательств", - сказал соавтор Джон Мур, профессор Арктического центра Университета Лапландии.

Существует множество неопределенностей. Изменение стока воды с помощью дамб или завес может привести к непредвиденным последствиям в других местах, которые могут помешать нашим геоинженерным усилиям. Вмешательства в гидрологию могут привести к тому, что линия заземления - место, где подземный лед встречается со скальными породами, - отступит. Подача морской воды на верхнюю часть ледяного покрова может привести к образованию или усугублению существующих трещин, ускоряя разрушение ледяного покрова.

Авторы признают, насколько все это неопределенно. "Все ледниковые климатические мероприятия являются новыми с научной точки зрения и еще не доказали свою эффективность, а также представляют собой технически и социально сложные проекты с множеством неопределенных последствий", - пишут они. Для устранения этих неопределенностей потребуются скоординированные и целенаправленные усилия.

Конечно, есть аргументы против таких усилий.

Исследования такого рода могут в конечном итоге лишить стимулов другие исследования, направленные на сокращение выбросов парниковых газов. Но для авторов сокращение выбросов всегда является главным приоритетом. "Мы не можем достаточно часто говорить, что это первоочередная задача", - сказал Мур.

Некоторые говорят, что это может привести к чрезмерной зависимости от технологических решений. Другие утверждают, что может возникнуть слишком много непредвиденных и побочных реакций.

Также может возникнуть моральный риск, когда действия одного поколения ставят под угрозу жизнь следующего. Это уже происходит с выбросами парниковых газов. Еще один аргумент против геоинженерии заключается в том, что за нее возьмутся развитые страны, и они могут оптимизировать усилия для достижения своих собственных желаемых результатов, которые принесут им неравномерную пользу. Дополнительным аргументом является то, что число ученых невелико и что, если они будут единственными, кто будет обсуждать этот вопрос, ценные перспективы могут быть упущены.

В конце концов, авторы призывают к активным дебатам по всем аспектам проблемы, а не только по самим инженерным методам. "Нам нужны активные общественные дебаты о потенциальных преимуществах и вреде, основанные на исследованиях, которые подтверждают эти опасения", - пишут они. "Нам необходимо знать и обсуждать, как такие мероприятия повлияют на людей по всему миру, природные системы, восприятие "природы" и давление, направленное на снижение антропогенного изменения климата".

Они говорят, что общие усилия направлены на вовлечение как можно большего числа заинтересованных сторон в обсуждение и исследования.

Наши выбросы углекислого газа продолжают расти. Темпы роста в разных странах и экономиках неодинаковы, потому что более развитые страны располагают большими ресурсами для борьбы с выбросами. Но, в конечном счете, это не имеет большого значения. Проблема глобальна, и решение будет таким же.

Возможно, что мировые ледники и ледниковые щиты достигли переломного момента. Возможно, мы уже достигли его. "Люди уже выделили столько углекислого газа, что мы наблюдаем глубокие изменения в каждой ледниковой системе по всему миру", - сказал Макайял. "Многие из них, вероятно, достигнут переломного момента, когда, даже если завтра мы прекратим выбросы углерода во всем мире, система все равно рухнет. И сейчас мы не в состоянии сказать, что мы еще не преодолели эти рубежи".

Для разработки детального подхода, который рекомендуют авторы, потребуется время. Если мы будем внедрять подобные решения, потребуется время, чтобы увидеть какие-либо преимущества. По прошествии этого времени ледниковый покров продолжит таять, а уровень моря - подниматься. Возникает чувство паники, но это не может повлиять на наши решения. "Без исследований мы не можем знать, существуют ли эффективные меры", - пишут авторы. Без исследований мы также не можем знать, есть ли переломные моменты.

Это еще одно известное высказывание ученых, одно из длинной череды высказываний, на которые сначала не обратили внимания и которые были отброшены в сторону перед лицом более насущных, краткосрочных проблем. Мы потратили время впустую и должны прекратить тратить его впустую. "Без одновременного практического планирования, проектирования и консультаций, если решение будет найдено, это приведет к неоправданной задержке в принятии мер", - объясняют авторы.

Они предполагают широкомасштабное развитие науки и техники, связанных с ледниками, и мер, которые мы можем предпринять, чтобы замедлить их таяние.

"Мы предлагаем такую амбициозную программу, потому что рассматриваем изучение вариантов снижения уровня моря в результате таяния ледяного покрова как глобальный императив", - пишут они.

"Наш аргумент заключается в том, что мы должны начать финансировать это исследование сейчас, чтобы не принимать панических решений в будущем, когда вода уже будет доходить нам до лодыжек", - сказал Макайил.

Источник