11 دقیقه
پاشیدن ذرات بازتابدهنده در لایه بالایی جو زمین — ایده‌ای که به عنوان تزریق آئروسل استراتوسفری (SAI) شناخته می‌شود — بار دیگر به‌عنوان یک میانبر جنجالی برای خنک‌سازی سیاره مطرح شده است. اما یک تحلیل تازه از گروهی از پژوهشگران آئروسل در دانشگاه کلمبیا نشان میدهد که این رویکرد به هیچ‌وجه یک راه‌حل ساده نیست: فیزیک واقعی، محدودیتهای تولیدی و ملاحظات ژئوپلیتیکی باعث می‌شود SAI در مقیاسی که اغلب تصور می‌شود، خطرناک، فنی دشوار و عملاً غیرقابل‌اجرا باشد. در این مقاله به جوانب فنی، زنجیره تأمین، پیامدهای اقلیمی و مسائل حکمرانی مرتبط با تزریق آئروسل استراتوسفری می‌پردازیم و نکات کلیدی برای سیاستگذاران و پژوهشگران را برجسته می‌کنیم.
چرا دانشمندان در ابتدا «تاریک‌سازی» را مطرح کردند
ایده SAI مبتنی بر یک آزمایش طبیعی شناخته‌شده است: فورانهای بزرگ آتشفشانی، آئروسل‌های سولفاتی را به استراتوسفر می‌فرستند و به‌طور موقت دمای جهانی را کاهش می‌دهند؛ این پدیده ناشی از پراکنش نور خورشید توسط ذرات معلق و بازتاب آن به فضاست. خنکشدن مشاهده‌شده پس از فوران‌هایی مانند کوه پیناتوبو در سال 1991 باعث شد برخی پژوهشگران به این نتیجه برسند که تزریق کنترل‌شده آئروسل میتواند تا حدی گرمایش ناشی از فعالیت‌های انسانی را جبران کند و به عنوان یک ابزار مهندسی اقلیمی (geoengineering) مورد توجه قرار گیرد.
مدل‌های رایانه‌ای نشان داده‌اند که در شرایط ایده‌آل، پاشیدن ذرات بازتابدهنده در استراتوسفر میتواند میانگین دمای سطح زمین را کاهش دهد. اما نکته مهم این است که بسیاری از مدل‌ها فرض می‌کنند ذره‌ای کامل و ایده‌آل، در مکان دقیق و با فرکانس تزریق مطلوب رها می‌شود. هنگامی که پژوهشگران وارد جنبه‌های عملیاتی و لجستیکی برای تبدیل آن سناریوهای ایده‌آل به برنامه‌های عملیاتی میشوند، با محدودیتهای سخت و متعددی روبرو می‌گردند که اثرگذاری و ایمنی طرح را زیر سؤال می‌برد.
از مدل‌ها تا واقعیت: محدودیتهای عملی و فیزیک پیچیده
«دامنه نتایجی که ممکن است رخ دهد بسیار گسترده‌تر از چیزی است که تا کنون تصور شده بود»، می‌گوید وی. فی مک‌نل (V. Faye McNeill)، شیمی‌دان جوی و دانشمند آئروسل در دانشگاه کلمبیا. میراندا هک (Miranda Hack)، دانشمند آئروسل و رهبر این تحلیل جدید، اضافه میکند که مواد مورد استفاده، زنجیره‌های تأمین و رفتار ذرات در بسیاری از مطالعات گذشته دست‌کم گرفته شده‌اند.
یکی از معضلات فنی کلیدی اندازه و رفتار ذرات است. برای اینکه آئروسل‌ها به‌طور مؤثر نور خورشید را پراکنده کنند، باید در بازه اندازه‌ای باریک قرار داشته باشند — معمولاً زیر میکرون (submicron). اما در این مقیاس بسیاری از ذرات معدنی تمایل دارند به یکدیگر بچسبند یا کوآگوله شوند و تجمعاتی بزرگ‌تر تشکیل دهند که کارایی آنها در بازتاب نور به‌مراتب کمتر است. این اثرات شیمی فیزیکی نه‌تنها بازده خنک‌کنندگی را به ازای هر واحد جرم کاهش میدهد، بلکه ماندگاری ذرات در جو و الگوهای ته‌نشینی را نیز تغییر میدهد.
ارتفاع تزریق نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. فرستادن آئروسل‌ها به ارتفاعات بالاتر استراتوسفر مدت زمان معلق‌ماندن آنها را افزایش میدهد، اما در عین حال خطرات شیمیایی برای لایه اوزون قطبی را بالا می‌برد. از سوی دیگر، تزریق در عرض‌های جغرافیایی میانی میتواند گرما را به‌صورت نامتقارن توزیع کند و الگوهای منطقهای اقلیمی، از جمله چرخه‌های بارشی و حمل و نقل گرما به قطب‌ها را تحت تأثیر قرار دهد. به عبارت دیگر: محل تزریق به همان اندازه نوع ماده‌ای که تزریق می‌شود تعیین‌کننده پیامدهاست.
علاوه بر این، پیچیدگیهای میکروفیزیک ذرات شامل واکنش‌های شیمیایی سطحی، جذب آب و تغییرات شکل ذرات در حضور رطوبت و آلودگیهای جوی، بر رفتار پراکندگی نور تأثیر می‌گذارد. این فرآیندها در مدل‌های آب‌وهوا به‌راحتی شبیه‌سازی نمی‌شوند یا تنها با پارامترهای ساده‌شده نشان داده میشوند؛ اما در عمل می‌توانند منجر به نتایج غیرایده‌آل و حتی پیامدهای غیرمنتظره مانند افزایش آلودگی ریزذرات در لایه‌های پایین‌تر یا تغییرات در الگوهای ابرها شوند.
یک نمودار که نشان میدهد SAI چگونه قرار است عمل کند. بالن‌های با ارتفاع بالا (در تصویر) همراه با هواپیماها به‌عنوان روش‌هایی برای رساندن آئروسل‌ها به استراتوسفر به منظور بازتاب اشعه خورشید پیشنهاد شده‌اند. (Hughhunt/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0)
کمبود مواد و فشار بر زنجیره‌های تأمین
نقطه کوری که در بسیاری از مطالعات SAI دیده می‌شود، فرض فراوانی و سهولت تولید مواد مورد نیاز است. بعضی پیشنهادها حتی ایده‌های عجیب‌تری مانند گرد و غبار الماس یا زیرکون را مطرح کرده‌اند به دلیل خواص بازتابی بالای این مواد. اما تیم دانشگاه کلمبیا تأکید میکند که جرم سالانه ماده آئروسل مورد نیاز برای بعضی سناریوها میتواند برابر یا بیشتر از تولید جهانی فعلی این مواد معدنی باشد. در عمل این امر باعث می‌شود که چنین مواد گران‌بهایی در مقیاس بزرگ غیرعملی و غیرقابل‌پذیرش باشند.
گزینه‌های متداول‌تر مثل گوگرد (به‌عنوان سولفور یا دی‌اکسید گوگرد برای تولید سولفات‌ها) یا آهک (کلسیم‌اکسید یا کربنات کلسیم) دسترسی‌پذیرترند، اما تولید، پردازش و حمل‌ونقل در مقیاسی که برای تزریق‌های مکرر و بلندمدت لازم است، زنجیره‌های تأمین و سیستم‌های انرژی را تحت فشار قرار میدهد. تولید، فرآوری و توزیع میلیونها تن ماده در سال علاوه بر هزینه‌های اقتصادی، مصرف انرژی و انتشار کربن به‌همراه دارد که ادعای اینکه SAI یک اقدام کم‌هزینه یا کم‌تأثیر را تضعیف میکند.
علاوه بر این، استخراج و فرآوری مقادیر عظیم مواد میتواند پیامدهای زیستمحیطی و اجتماعی قابل‌توجهی در مناطق معدن‌کاوی ایجاد کند؛ از تغییر کاربری اراضی و آلودگی آب تا تأثیرات بر جوامع محلی و منابع حمایتی آنها. بنابراین حتی انتخاب مواد «پرتواضع» نیز با هزینه‌های زیستمحیطی و اخلاقی همراه است که باید در تحلیل هزینه-فایده و ارزیابی ریسک لحاظ شود.
فورانهای آتشفشانی، مانند فوران کالبوکو در شیلی در سال ۲۰۱۵، آئروسل‌هایی مانند دی‌اکسید گوگرد آزاد می‌کنند که می‌توانند به‌طور موقت جوی را کمی خنک کنند. (NASA Earth Observatory)
حکمرانی: چرا سیاست به اندازه فیزیک اهمیت دارد
حتی اگر مهندسان بتوانند مسائل شیمی ذرات و گلوگاه‌های صنعتی را حل کنند، حکمرانی یک مانع بزرگ دیگر است. پژوهشگران استدلال می‌کنند که یک پیاده‌سازی «بهینه» مستلزم یک مرجع واحد و بینالمللی هماهنگ است که تصمیم بگیرد کِی، کجا و چگونه آئروسل‌ها رها شوند. این حکمرانیِ متمرکز اهمیت دارد زیرا انتشارهای نابرابر یا ناهمگام میتواند تفاوت‌های منطقهای در خنک‌سازی ایجاد کند، چرخه‌های موسمی را دگرگون کند یا انتقال گرما به قطب‌ها را تغییر دهد؛ وضعیتی که ممکن است به نفع برخی کشورها و به زیان برخی دیگر باشد.
اما دستیابی به حکمرانی جهانی متمرکز برای برنامه‌ای با این پیامدهای ژئوپلیتیکی بعید به نظر می‌رسد. جایگزین واقع‌بینانه‌تر — اجرای برنامه از سوی بازیگران متعدد مستقل یا برنامه‌های ملی — ریسک پیاده‌سازی ناپیوسته، اهداف متضاد و پروژه‌های کوتاه‌مدتی را در پی دارد که قادر به تحقق منافع مدل‌سازی‌شده نیستند و بی‌قطعیتی‌ها را تشدید می‌کنند. رقابت‌های ژئوپلیتیکی بر سر «ترموستات جهانی» میتواند منجر به تصمیم‌گیری‌های یک‌جانبه و ناهماهنگ شود که پیامدهای ناخواسته و پیچیده‌ای برای اقلیم و امنیت غذایی جهانی دارد.
علاوه بر این، سؤالات حقوقی و اخلاقی گسترده‌ای مطرح می‌شود: چه نهادی حق دارد درباره تغییر معادله انرژی ورودی به سیستم زمین تصمیم بگیرد؟ چگونه منافع و زیان‌های نامتوازن میان کشورها جبران می‌شود؟ و چه ضوابطی برای شفافیت، پاسخگویی و مشارکت عمومی لازم است؟ پاسخ به این پرسش‌ها فراتر از دانش فنی است و نیازمند مشارکت دیپلماتیک، حقوق بین‌الملل و سازوکارهای جبران خسارت است.
آنچه مدل‌ها از قلم می‌اندازند: عدم قطعیت و بازه «بدترین سناریوها»
مدل‌های اقلیمی ابزارهای ضروری برای بررسی SAI باقی می‌مانند، اما مقاله جدید تأکید میکند که بسیاری از شبیه‌سازی‌ها «ایده‌آل‌شده» هستند و محدودیت‌هایی مانند گلوگاه‌های زنجیره تأمین، کوآگولاسیون ذرات یا تکه‌تکه شدن حکمرانی را در نظر نمی‌گیرند. این محدودیتها نتایج دنیای واقعی را از سناریوهای خوش‌قواره‌ای که اغلب در مطالعات آکادمیک ارائه میشوند، دور میکند.
نویسندگان می‌نویسند: «درک کامل‌تری از تأثیرات بالقوه بدترین سناریوها در تروپوسفر از طریق اجرای شبیه‌سازی‌های مدل اقلیم جهانی که تزریق تجمعی را مدل‌سازی می‌کنند، ممکن است این نتایج را بهتر بسترسازی کند.» آنها خواستار پژوهش‌هایی هستند که محدودیتهای عملی را در مدل‌ها وارد کنند تا مقایسه‌ای شفاف‌تر از ریسک‌ها برای سیاستگذاران فراهم شود. این امر شامل ترکیب پارامترهای واقعی‌تر برای رفتار ذرات، ظرفیت تولید سالانه، و سناریوهای چندبازیگری در سطح بینالمللی است.
همچنین ضروری است که تحلیل‌های هزینه-فایده و ارزیابی ریسک شامل پیامدهای ثانویه شوند: اثرات بر کشاورزی و الگوهای بارشی منطقهای، اثرات بر تنوع زیستی، و پیامدهای بلندمدت برای لایه اوزون. بدون این پوشش کامل، تصمیم‌گیرندگان ممکن است بر اساس برآوردهای خوشبینانه و ناکافی اقدام کنند.
پیامدها برای سیاست اقلیمی و اولویت‌های تحقیقاتی
تحلیل دانشگاه کلمبیا نفی نمی‌کند که مهندسی خورشیدی میتواند در اصول دماها را کاهش دهد. بلکه بحث را بازتعریف میکند: SAI یک اقدام کم‌زحمت و موقت نیست بلکه برنامه‌ای است که مستلزم تعهدات بلندمدت، زنجیره‌های تأمین پیچیده و حکمرانی بینالمللی است — همراه با خطرات فیزیکی واقعی نظیر تخریب اوزون و آثار نامتقارن منطقهای.
برای تصمیم‌سازان، پیام مقاله روشن است: اکنون در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و افزایش ظرفیت انطباق سرمایه‌گذاری کنید، زیرا مهندسی اقلیمی در مقیاس بزرگ هیچ‌گاه بیمه‌ای رایگان یا ساده برای پیامدهای تغییر اقلیم نیست. هم‌زمان، نویسندگان از پژوهش‌های هدفمند در حوزه فیزیک ذرات، امکان‌پذیری زنجیره تأمین و چارچوب‌های حکمرانی بینالمللی حمایت می‌کنند تا هر بحث آینده مبتنی بر واقع‌گرایی عملیاتی و داده‌های قابل اتکا باشد نه صرفاً مدل‌های ایده‌آل.
به‌طور مشخص، اولویت‌های پژوهشی پیشنهادی شامل آزمایش‌های میدانی کنترل‌شده با مقیاس کوچک برای بررسی پایداری ذرات و رفتار کوآگولیسیون در شرایط واقعی، مطالعات جامع برآورد ظرفیت تولید سالیانه برای مواد مختلف آئروسل، و طراحی سناریوهای حکمرانی بینالمللی است که شامل کنوانسیون‌ها، سازوکارهای جبران خسارت و شفافیت عمومی باشد. این تحقیقات باید چندرشته‌ای باشند و دانشمندان، متخصصان حقوقی، اقتصاددانان، دیپلمات‌ها و نمایندگان جامعه مدنی را درگیر سازند.
دیدگاه کارشناسی
«مهندسی خورشیدی سؤال‌های فنی و اخلاقی قدرتمندی را مطرح میکند،» می‌گوید دکتر آندریا مورالس، یک دانشمند جوی ساختگی که پیش‌تر با برنامه اقلیمی وابسته به ناسا همکاری داشته است. «از منظر مهندسی، رویه‌های تولید و رساندن میلیاردها کیلوگرم ماده در هر سال اغلب نادیده گرفته می‌شود. از منظر سیاستی، وقتی توازن انرژی جهانی را تغییر می‌دهید، این مسئله به یک موضوع ژئوپلیتیکی تبدیل می‌شود: چه کسی دماسنج را تنظیم میکند؟»
این نوع اظهارنظرها یک نکته گسترده‌تر را برجسته میکند: SAI هم‌زمان با علم سخت، ظرفیت صنعتی و دیپلماسی جهانی سروکار دارد. هر اقدام آینده باید چندرشته‌ای، شفاف و تحت نظارت عمومی و بینالمللی دقیق باشد. بعلاوه، هر گونه بحث درباره مهندسی اقلیمی باید با سنجش دقیق ریسک‌ها، سناریوهای جایگزین کاهش انتشار و راهکارهای انطباق توأم باشد تا از توجیه نادرست تکنولوژی به‌عنوان «راه‌حل سریع» جلوگیری شود.
در نهایت، صرف‌نظر از نتایج فنی یا سیاستی، روشن است که تزریق آئروسل استراتوسفری پرسشی عمیق در مورد رابطه انسان با سامانه زمین است: آیا باید برای مدیریت فوراً و مصنوعی معادله انرژی کره زمین وارد شویم یا ابتدا باید به کاهش سریع‌تر انتشار و تقویت تاب‌آوری طبیعی و اجتماعی بپردازیم؟ پاسخ به این پرسش مستلزم گفت‌وگوی عمومی گسترده، ادغام علوم مختلف و چارچوب‌های نهادی قدرتمند است.
منبع: sciencealert
نظرات
مکس_x
این داستان مثل فیلم علمی تخیلیه، اما پیامش جدیه. از اون ور هم نذاریم بهانه بشه برای کم‌کاری در کاهش کربن!
رضا
زیاد هیجان زده نشید، مقاله خوب ابهاماتو نشون میده. اما تحقیقات کنترل‌شده لازمه، نه ممنوعیت کامل
لابکور
من تو پروژه‌ای دیدم ذرات کلی کوآگوله میشن، تا وقتی فیزیک رو درست نفهمیم، مدل‌ها خیلی خوشبینن.
کوین‌پایل
اول انتشار رو کم کنین، بعد SAI رو جدی بررسی کنید. نه فناوری معجزه‌گر، نه میانبر راحت.
دیتاپالس
وای، واقعاً فکر می‌کردم تزریق آسون باشه ولی این همه جزئیات فنی و زنجیره تامین؟ شوکه شدم.
ارسال نظر