Usando un modelo de computadora sofisticado, Los científicos han demostrado por primera vez que un nuevo enfoque de investigación de la geoingeniería podría potencialmente usarse para limitar el calentamiento de la Tierra a un objetivo específico al tiempo que se reducen algunos de los riesgos y preocupaciones identificados en estudios anteriores. incluido el enfriamiento desigual del globo.

Los científicos desarrollaron un algoritmo especializado para un modelo del sistema terrestre que varía la cantidad y la ubicación de la geoingeniería; en este caso, inyecciones de dióxido de azufre en la atmósfera, que en teoría serían necesarias, año a año, para tapar eficazmente el calentamiento. Ellos advierten sin embargo, que se necesita más investigación para determinar si este enfoque sería práctico, o incluso posible, en el mundo real.

Los hallazgos de la nueva investigación, dirigido por científicos del Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR), Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL), y la Universidad de Cornell, representan un importante paso adelante en el campo de la geoingeniería. Todavía, hay muchas preguntas que deben responderse sobre las inyecciones de dióxido de azufre, incluyendo cómo este tipo de ingeniería podría alterar los patrones regionales de precipitación y la medida en que tales inyecciones dañarían la capa de ozono. La posibilidad de un esfuerzo de geoingeniería global para combatir el calentamiento también plantea serias preocupaciones éticas y de gobernanza.

"Este es un hito importante y ofrece la promesa de lo que podría ser posible en el futuro, "dijo el científico de NCAR Yaga Richter, uno de los autores principales. "Pero es solo el comienzo; hay mucha más investigación por hacer".

Los estudios de modelado anteriores han buscado típicamente responder a la pregunta "¿Qué sucede si hacemos geoingeniería?" Los resultados de esos estudios han descrito los resultados, tanto positivos como negativos, de inyectar una cantidad predeterminada de sulfatos en la atmósfera. a menudo justo en el ecuador de la Tierra. Pero no intentaron especificar el resultado que esperaban lograr desde el principio.

En una serie de nuevos estudios, los investigadores dieron la vuelta a la pregunta, en lugar de preguntar, "¿Cómo se podría utilizar la geoingeniería para alcanzar objetivos climáticos específicos?"

"Realmente hemos cambiado la pregunta, y al hacerlo, descubrió que podemos comprender mejor lo que la geoingeniería puede lograr, ", Dijo Richter.

Los resultados de la investigación se detallan en una serie de artículos publicados en un número especial de la Revista de investigación geofísica - Atmósferas.

Imitando un volcán

En teoria, La geoingeniería —intervenciones a gran escala diseñadas para modificar el clima— podría tomar muchas formas, desde el lanzamiento de espejos solares en órbita hasta la fertilización de algas oceánicas hambrientas de carbono. Para esta investigación, el equipo estudió un enfoque muy discutido:inyectar dióxido de azufre en la atmósfera superior, por encima de la capa de nubes.

La idea de combatir el calentamiento global con estas inyecciones está inspirada en las erupciones volcánicas más masivas de la historia. Cuando los volcanes hacen erupción, elevan dióxido de azufre a la atmósfera, donde se convierte químicamente en partículas de sulfato que dispersan la luz llamadas aerosoles. Estos sulfatos, que puede permanecer en la atmósfera durante algunos años, se extienden alrededor de la Tierra por vientos estratosféricos, formando una capa reflectante que enfría el planeta.

Para imitar estos efectos, El dióxido de azufre podría inyectarse directamente en la estratosfera, quizás con la ayuda de aviones de alto vuelo. Pero si bien las inyecciones contrarrestarían el calentamiento global, no abordarían todos los problemas asociados con el cambio climático, y probablemente tendrían sus propios efectos secundarios negativos.

Por ejemplo, las inyecciones no compensarían la acidificación del océano, que está directamente relacionado con las emisiones de dióxido de carbono. La geoingeniería también podría resultar en interrupciones significativas en los patrones de lluvia, así como retrasos en la curación del agujero de ozono. Es más, una vez que comenzó la geoingeniería, si la sociedad quisiera evitar un aumento rápido y drástico de la temperatura, las inyecciones tendrían que continuar hasta que los esfuerzos de mitigación fueran suficientes para limitar el calentamiento por sí mismos.

También es probable que haya importantes desafíos de gobernanza internacional que deberán superarse antes de que se pueda implementar un programa de geoingeniería.

"Para que los responsables de la toma de decisiones sopesen con precisión los pros y los contras de la geoingeniería con los del cambio climático provocado por el hombre, necesitan más información, "dijo el científico de PNNL Ben Kravitz, también autor principal de los estudios. "Nuestro objetivo es comprender mejor lo que puede hacer la geoingeniería y lo que no".

Modelando la química compleja

Para los nuevos estudios, los científicos utilizaron el Modelo del Sistema Terrestre Comunitario basado en NCAR con su componente atmosférico extendido, el modelo climático de la comunidad de toda la atmósfera. WACCM incluye química y física detalladas de la atmósfera superior y se actualizó recientemente para simular la evolución de aerosoles estratosféricos a partir de gases fuente. incluida la geoingeniería.

"Era fundamental para este estudio que nuestro modelo fuera capaz de capturar con precisión la química de la atmósfera para que pudiéramos comprender qué tan rápido se convertiría el dióxido de azufre en aerosoles y cuánto tiempo se quedarían esos aerosoles". "dijo el científico de NCAR Michael Mills, también autor principal. "La mayoría de los modelos climáticos globales no incluyen esta química atmosférica interactiva".

Los científicos también mejoraron significativamente la forma en que el modelo simula los vientos estratosféricos tropicales, que cambian de dirección cada pocos años. Representar con precisión estos vientos es fundamental para comprender cómo se esparcen los aerosoles por el planeta.

Los científicos probaron con éxito su modelo al ver qué tan bien podía simular la erupción masiva del monte Pinatubo en 1991, incluyendo la cantidad y velocidad de formación de aerosoles, así como también cómo esos aerosoles fueron transportados alrededor del mundo y cuánto tiempo permanecieron en la atmósfera.

Luego, los científicos comenzaron a explorar los impactos de la inyección de dióxido de azufre en diferentes latitudes y altitudes. De estudios pasados, los científicos sabían que los sulfatos inyectados sólo en el ecuador afectan a la Tierra de manera desigual:sobreenfriando los trópicos y subenfriando los polos. Esto es especialmente problemático ya que el cambio climático está calentando el Ártico a un ritmo más rápido. El cambio climático también está provocando que el hemisferio norte se caliente más rápidamente que el hemisferio sur.

Los investigadores utilizaron el modelo para estudiar 14 posibles sitios de inyección en siete latitudes diferentes y dos altitudes diferentes, algo nunca antes probado en la investigación de geoingeniería. Descubrieron que podían distribuir el enfriamiento de manera más uniforme por todo el mundo eligiendo lugares de inyección a ambos lados del ecuador.

Cumplir con múltiples objetivos

Luego, los investigadores reunieron todo su trabajo en un solo modelo de simulación con objetivos específicos:limitar el calentamiento global promedio a los niveles de 2020 hasta finales de siglo y minimizar la diferencia de enfriamiento entre el ecuador y los polos, así como entre el norte. y hemisferios sur.

Le dieron al modelo cuatro opciones de sitios de inyección, a 15 grados y 30 grados de latitud norte y sur, y luego implementaron un algoritmo que determina, por cada año, los mejores lugares de inyección y la cantidad de dióxido de azufre necesaria en esos lugares. La capacidad del modelo para reformular la cantidad de geoingeniería necesaria cada año, basado en las condiciones de ese año, también permitió que la simulación respondiera a las fluctuaciones naturales del clima.

El modelo mantuvo con éxito las temperaturas de la superficie cerca de los niveles de 2020 en un contexto de aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero que sería consistente con un escenario de negocios como de costumbre. La capacidad del algoritmo para elegir sitios de inyección enfrió la Tierra de manera más uniforme que en estudios anteriores. porque podía inyectar más dióxido de azufre en regiones que se calentaban demasiado rápido y menos en áreas que se habían enfriado demasiado.

Sin embargo, a finales de siglo, La cantidad de dióxido de azufre que se necesitaría inyectar cada año para compensar el calentamiento global causado por los humanos sería enorme:casi cinco veces la cantidad arrojada al aire por el monte Pinatubo el 15 de junio. 1991.

Dar la vuelta a la pregunta de investigación

"Los resultados demuestran que es posible cambiar la pregunta de investigación que ha estado guiando los estudios de geoingeniería y no solo explorar lo que hace la geoingeniería, sino verlo como un problema de diseño". "dijo Doug MacMartin, científico de Cornell y del Instituto de Tecnología de California. "Cuando lo vemos con esa luz, entonces podemos empezar a desarrollar una estrategia sobre cómo alcanzar los objetivos de la sociedad ".

En la serie actual de estudios, ajustar el plan de geoingeniería solo una vez al año permitió a los investigadores mantener la temperatura global promedio a los niveles de 2020 en un año determinado, pero las temperaturas regionales, así como los cambios de temperatura estacionales, a veces eran más frías o más calientes de lo deseado. Por lo tanto, los próximos pasos podrían incluir explorar la posibilidad de realizar ajustes más frecuentes en diferentes lugares de inyección.

Los científicos ya están trabajando en un nuevo estudio para ayudarlos a comprender los posibles impactos que la geoingeniería podría tener en los fenómenos regionales. como los monzones asiáticos.

"Todavía estamos muy lejos de comprender todas las interacciones en el sistema climático que podrían desencadenarse por la geoingeniería, lo que significa que aún no comprendemos la gama completa de posibles efectos secundarios, "dijo la científica de NCAR Simone Tilmes, un autor principal. "Pero el cambio climático también plantea riesgos. La investigación continua en geoingeniería es fundamental para evaluar los beneficios y los efectos secundarios e informar a los tomadores de decisiones ya la sociedad".