Эффект особенно заметен после экстремально холодных зим
Ученые, стремящиеся охладить климат Земли, вводя миллионы тонн капель серной кислоты высоко в атмосферу, могут снизить рост температуры, но также могут уничтожить большую часть озона в полярных регионах, говорится в новом исследовании.
Крупные извержения вулканов выбрасывают большое количество мельчайших частиц или аэрозолей высоко в атмосферу, где они рассеивают свет обратно в космос и значительно охлаждают Землю на месяцы или годы (SN: 18.02.06, п.110). Некоторые исследователи предлагали поднимать тонны аэрозолей в стратосферу для достижения того же результата, но этот процесс, часто называемый геоинженерией, может иметь ряд вредных побочных эффектов. В прошлом году, например, ученые отметили, что среднее количество осадков во всем мире значительно уменьшилось за 16 месяцев сразу после извержения вулкана Пинатубо в 1991 году (SN: 25.08.07, стр. 125).
Теперь считайте разрушение озона одним из недостатков геоинженерии. Высотный озон помогает блокировать разрушительное ультрафиолетовое излучение, достигающее поверхности Земли. Химические реакции, разрушающие озоновый слой, чаще всего происходят на поверхности высотных кристаллов льда и капель серной кислоты, извергаемых вулканами, говорит Симона Тилмес, атмосферный ученый из Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо.
Итак, Тилмес и ее коллеги оценили потерю озона, которая будет вызвана двумя геоинженерными сценариями, каждый из которых предназначен для противодействия эффекту потепления, вызванному удвоением доиндустриального уровня содержания углекислого газа в атмосфере, как ожидается, происходят в конце этого века.
В одном сценарии ученые ежегодно выбрасывают в стратосферу около 2 миллионов метрических тонн серосодержащих аэрозолей, причем каждая капля имеет диаметр примерно 0,46 микрометра. По другому сценарию ежегодно выбрасывается только 1,5 миллиона метрических тонн серы, но в виде более мелких аэрозолей, которые более эффективно рассеивают солнечный свет обратно в космос.
Оценки разрушения озона основаны на наблюдениях, проведенных за последние пару десятилетий, говорит Росс Салавич, атмосферный химик из Мэрилендского университета в Колледж-Парке. Результаты показывают, что в течение следующих нескольких десятилетий потеря озона высоко над Арктикой после особенно холодной зимы, когда образовалось большое количество высотных кристаллов льда, может приблизиться к 75 процентам, сообщают Тилмс, Салавич и их коллеги в готовящемся к публикации журнале Science.
Воздействие сульфатно-аэрозольной геоинженерии в конце этого века будет меньше, чем сегодня, прежде всего потому, что в настоящее время снижаются уровни в атмосфере разрушающих озон химических веществ, таких как хлорфторуглероды. Тем не менее выброс сульфатов в атмосферу может задержать восстановление озоновой дыры над Антарктидой на 30-70 лет.
Потери озона из-за геоинженерии «вызывают реальную озабоченность, но я не вижу в этом серьезного препятствия», - говорит Кен Калдейра, специалист по моделированию климата из Вашингтонского института Карнеги в Стэнфорде, Калифорния. В худшем случае, на который ссылаются Тилмс и ее коллеги, жители полярных регионов будут испытывать уровни ультрафиолетового излучения не выше тех, которые обычно наблюдаются в Сан-Диего сегодня, утверждает он. Он предлагает несколько способов устранения пагубных побочных эффектов геоинженерии. Например, ученые могли бы спроектировать аэрозоли так, чтобы они выпадали из атмосферы до того, как они достигнут полярных регионов, где они наносят наибольший ущерб.
Другие исследователи не столь оптимистичны. Новое исследование - «ценный первый шаг, который показывает как ограничения, так и сильные стороны такого анализа», - говорит Майкл Дж. Миллс, атмосферный ученый из Колорадского университета в Боулдере.«Климат - это сложная система, и прежде чем мы сделаем что-то подобное, необходимо провести гораздо больше моделирования».
«Всегда было ясно, что геоинженерия будет иметь некоторый вредный эффект, но в этой статье он приводится в количественном выражении», - говорит Билл Чамейдес, атмосферный химик из Университета Дьюка в Дареме, Северная Каролина. Кроме того, он отмечает, маскируя планету- согревающие эффекты выбросов углекислого газа, а не их сокращение, ничего не делает для уменьшения закисления океана, еще одного вредного побочного эффекта растущей концентрации углекислого газа в атмосфере (SN: 15.03.08, стр. 170).
Среди других неопределенностей в геоинженерии было бы сложно точно настроить время жизни, состав и распределение по размерам аэрозолей, выбрасываемых в атмосферу, говорит Адриан Так, бывший атмосферный ученый из Earth System Research. Лаборатория в Боулдере, штат Колорадо. «Большинство из нас разделяет опасения по поводу геоинженерии, которая рассматривается как панацея, позволяющая избежать необходимости стиснуть зубы по поводу выбросов углерода», - добавляет он.