Cuando el monte Pinatubo entró en erupción en 1991, Expulsó 20 millones de toneladas de dióxido de azufre a la atmósfera. Durante los meses posteriores a la erupción, los aerosoles formaron una capa global de neblina de ácido sulfúrico. Las temperaturas globales cayeron alrededor de 0,4 ° C entre 1991 y 1993. Esa es una forma natural de geoingeniería solar que los humanos podrían intentar imitar para enfriar el planeta. Crédito:Dave Harlow, Servicio geológico de los Estados Unidos / Wikimedia Commons / Dominio público
Suena como algo salido de una mala película de ciencia ficción:bloquear artificialmente la luz solar para evitar que el calentamiento global sobrecaliente la Tierra. Sin embargo, un pequeño grupo de investigadores está estudiando la opción, de modo que si la humanidad alguna vez necesita usarla, será una decisión informada.
El último informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), lanzado a principios de agosto, dejó en claro que la humanidad debe tomar medidas inmediatas para frenar el calentamiento global. Existe la esperanza de que las conversaciones internacionales sobre el clima en Glasgow este noviembre puedan finalmente dar como resultado límites de emisión de gases de efecto invernadero lo suficientemente fuertes como para marcar la diferencia.
Pero solo por si acaso, un grupo internacional de investigadores, incluyendo a Helene Muri de NTNU, ha estado estudiando una tecnología denominada geoingeniería solar como acción de último recurso.
La geoingeniería solar es exactamente lo que parece, donde se utilizan diversas tecnologías para bloquear la luz solar y enfriar la Tierra. Típicamente, Se están estudiando tres enfoques principales, ninguno de los cuales está tecnológicamente listo en la actualidad, por su capacidad para bloquear la luz solar y reducir las temperaturas del suelo. (Ver recuadro)
Muri, investigador senior del Programa de Ecología Industrial de la universidad, ha pasado la última década analizando cómo la geoingeniería solar podría, o no, funcionar.
En junio, ella y sus colegas de EE. UU., China y el Reino Unido publicaron un artículo en Comida de la naturaleza que utilizó modelos informáticos para evaluar los efectos potenciales de la geoingeniería solar en la agricultura en un mundo de altas emisiones. Sus hallazgos provocaron la cobertura de los medios internacionales porque encontraron que la geoingeniería solar en esos escenarios podría tener un efecto positivo en el crecimiento de los cultivos debido a una mayor humedad.
Otros estudios que utilizaron modelos más simples encontraron un efecto limitado o pérdidas para los cultivos de secano, ya que podría haber menos lluvia con las temperaturas más bajas que vienen con la geoingeniería solar, dependiendo de la forma en que se utilice la tecnología para enfriar la Tierra.
Ahora, mientras el mundo se prepara para debatir los límites del CO 2 emisiones durante las conversaciones sobre el clima de noviembre, Vale la pena echar un vistazo a las medidas que están examinando investigadores como Muri, y una evaluación de sus posibles riesgos y trampas.
¿Tirita o torniquete?
Cualquier discusión sobre geoingeniería solar debe reconocer que está lejos de ser una solución perfecta, Muri dice.
"Geoingeniería solar, no importa lo bien que lo hagamos, nunca compensará perfectamente los efectos del cambio climático, " ella dijo.
El problema es que la geoingeniería solar puede enfriar la Tierra, pero no elimina el exceso de dióxido de carbono y otras sustancias que atrapan el calor en la atmósfera. Y el dióxido de carbono hace más que simplemente calentar la Tierra.
Fertiliza las plantas, lo que podría ser bueno, pero debido a que gran parte se disuelve en el agua del mar, hace que los océanos sean más ácidos.
"Siempre habrá cosas que no se pueden arreglar con la geoingeniería solar, específicamente la acidificación de los océanos, ", dijo." Un océano más ácido afecta todo en las cadenas alimentarias del océano, incluyendo la muerte regresiva de los arrecifes de coral, lo cual es terrible para el ecosistema en su conjunto. Eso se vuelve evidente tan pronto como realmente empiezas a mirarlo. No existe una fórmula mágica. No es la única solución que puede arreglarlo todo ".
Muri dice que cualquier discusión sobre geoingeniería también asume que CO 2 las emisiones se abordarán al mismo tiempo que se implemente cualquier geoingeniería solar.
Alan Robock, un investigador del clima en la Universidad de Rutgers en los EE. UU. que es líder de un proyecto de investigación cooperativa internacional llamado GeoMIP, del cual Muri es parte, acordado.
"No es una solución al calentamiento global en su mejor momento. Si alguna vez se usó como una curita, o un torniquete, no resuelve el problema de raíz, " él dijo.
Muchas incógnitas, pero todavía necesito saber
Muri dice que todavía hay mucho que se desconoce sobre la geoingeniería solar, en parte porque la mayor parte de la investigación sobre el cambio climático se centra en cuestiones distintas de la geoingeniería.
"Solo para contextualizar el nivel de investigación, durante los últimos cinco a 10 años, se han publicado entre 100 y 130 artículos al año sobre geoingeniería solar, ", dijo." Cuando se trata de cambio climático, son más como 30, 000 artículos por año durante ese período. Lo importante es que se trata de una cantidad enormemente diferente. Es solo una minoría del esfuerzo y la financiación destinados a la investigación de la geoingeniería solar ".
Al mismo tiempo, ella dice, las Academias Nacionales de Ciencias de EE. UU., Engineering and Medicine published a comprehensive report on solar geoengineering that said the urgency of the risks posed by climate change meant that "the U.S. should pursue a research program for solar geoengineering—in coordination with other nations, subject to governance, and alongside a robust portfolio of climate mitigation and adaptation policies." The report recommended US funding of about $100 million-$200 million over the first five years.
Muri says that climate researchers' main focus needs to remain on climate change itself, because society needs to know what the effects will be, how to adapt, and how to mitigate these effects. Sin embargo, ella dice, researchers do need to study solar geoengineering to see if it could be helpful as a stopgap measure while the world transitions away from fossil fuels.
"The question is if it could contribute to reduce some level of harm from climate change for a certain period, whilst we are trying to sort out both emissions of CO 2 and concentrations of CO 2 within the climate system, " she said. "Nobody sees it as a one and only solution, but it's not clear yet whether it could be helpful or not. En este momento, there are too many unknowns and uncertainties to really say whether it's overall a good idea or a bad idea."
Robock agrees.
His group at Rutgers University is "doing research to evaluate the risks of doing solar geoengineering versus the risks of not doing it. And that's the information that governments will need in the future to decide whether or not to ever implement it, " he said. "I spend millions of dollars of taxpayer money to do my research. And if I find a danger to society, it's my obligation to warn people about it."
Three main types of solar geoengineering that are now being studied. Credit:US National Academy of Science
A cooler Earth but potentially changed monsoons
Robock's group is looking at the benefits and risks of using stratospheric aerosols to cool the planet, which emulate a volcanic eruption.
"Benefit number one would be, if you could do it, you would reduce global warming, and many of its risks, " Robock said. "We know that if you could get the aerosols up there, it would work because it doesn't involve creating or affecting clouds in the troposphere, it's just putting a shield up there to reflect sunlight."
Researchers know that big volcanic eruptions, like the 1991 eruption of Mount Pinatubo, cooled the Earth. But these natural solar geoengineering experiments have also given them the ability to observe other pitfalls, Robock said.
"We know that there were other things that were not so good; (the eruption) destroyed ozone, " he said. "And you actually get a huge reduction of monsoon rainfall. We observed that after Mount Pinatubo."
Volcanic eruptions only cause the Earth to cool for a year or two, because the aerosols eventually dissipate. Sin embargo, if stratospheric aerosols were to be used as solar geoengineering to cool the Earth, their use could alter monsoon rainfall for a much longer period, which could result in famine, Robock said.
Some modeling has shown that solar geoengineering could in fact have less of an impact on monsoons than global warming, but nevertheless, the issue illustrates just how difficult making these predictions are.
Who decides?
Then there are issues such as insect-borne diseases, like malaria, Muri points out. How would solar geoengineering affect mosquito populations and the potential spread of malaria?
And what if a failure to cut CO 2 emissions and reduce global warming results in devastating heat waves, where thousands of people die? Is that enough to outweigh other negatives?
"There are still so many areas where we don't know enough, " ella dijo.
Finalmente, there are areas that are far outside of what climate scientists who study the physical effects of climate change can predict. The biggest question is who decides what the temperature of the planet should be?
The political decision making surrounding solar geoengineering is daunting, if you consider the difficulty the nations of the world have already had in trying to agree to curb CO 2 emisiones, Muri said.
"How would one deal with geoengineering in terms of geopolitics and governance?" Muri said. "We need to develop regulations. Who sets the thermostat and how would you go about agreeing on something like that?"
In a companion piece to Muri and her colleague's article on geoengineering and agriculture, Ben Kravitz, an assistant professor at Indiana University's Earth and Atmospheric Sciences Department, summed it up like this.
"Agriculture is one important piece in our understanding of the effects of climate engineering, " he wrote. "Gaining a better picture of the impacts of climate engineering requires looking at numerous effects in addition to food supply, including water security, geopolitics, and environmental justice…. It is important to figure out whether climate engineering would ultimately be more or less risky than climate change (and to whom)."
What is solar geoengineering?
Researchers are studying a number of engineering approaches as possible methods for cooling the planet. The three described here have been identified by a March report by the US National Academies of Sciences, Engineering and Medicine as meriting further study. The three approaches either rely on controlling the amount of sunlight reaching the Earth, or reducing the amount of heat trapped by the atmosphere.
Stratospheric aerosol injection
This technique requires injecting aerosol particles, like sulfates or pre-cursor gases, like sulfur dioxide, into the stratosphere, which is the layer of air 10 to 50 km above the Earth's surface. Most studies are looking at placing aerosols at about 20 km above the Earth, where the particles scatter and reflect solar radiation to cool the planet. This technique mimics what happens with large volcanic eruptions. When Mount Pinatubo erupted in 1991, it sprayed 15 to 20 megatons of sulfur dioxide into the atmosphere, which cooled the Earth by about 0.4 degrees Celsius for two years. En la actualidad, sin embargo, there are no planes capable of flying into the stratosphere to do this.
Cirrus cloud thinning
This technique involves spraying chemicals into cirrus clouds, at about 6-13 km above the Earth's surface, to cause them to thin or disappear. The clouds trap heat, so thinning them or reducing them cools the planet by allowing heat to escape the atmosphere. The challenge for this technique is that cirrus clouds are in the region of the atmosphere where jets fly, which could make implementing this measure difficult.
Marine cloud brightening
This approach would add particles to low laying liquid clouds over the ocean to make them thicker and more reflective, which would cool the Earth, if it did not have side effects on other clouds. This mimics what happens now under certain conditions when ships spew pollution into the atmosphere. The effect only works for a few days, and sea salt could be sprayed up from the ocean to seed the clouds.
