لن تتطلب تقنية تبريد الكوكب، والتي يتم فيها إضافة جزيئات إلى الغلاف الجوي لتعكس ضوء الشمس، تطوير طائرات خاصة ولكن يمكن تحقيقها باستخدام الطائرات الكبيرة الموجودة، وفقًا لدراسة نموذجية جديدة قادها باحثون من جامعة لندن.
في السابق، افترضت معظم الأبحاث أن هذه التقنية، المعروفة باسم حقن الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير، سيتم نشرها في المناطق الاستوائية، وبالتالي سوف تتطلب طائرات مصممة خصيصا قادرة على الطيران على ارتفاعات تصل إلى 20 كيلومترا أو أكثر لحقن الجسيمات.
في الدراسة الجديدة، المنشورة في مجلة ” مستقبل الأرض” ، أجرى العلماء محاكاةً لاستراتيجيات حقن الهباء الجوي المختلفة، وخلصوا إلى أن إضافة جسيمات على ارتفاع 13 كيلومترًا فوق المناطق القطبية يمكن أن يُبرّد الكوكب بفعالية، وإن كان ذلك أقل فعالية بكثير من الارتفاعات الأعلى الأقرب إلى خط الاستواء، ويمكن للطائرات التجارية، مثل بوينج 777F، الوصول إلى هذا الارتفاع.
قال أليستير دافي، الباحث الرئيسي، وطالب الدكتوراه في قسم علوم الأرض بجامعة كوليدج لندن: “تنطوي الهندسة الجيولوجية الشمسية على مخاطر جسيمة، وهناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم آثارها. ومع ذلك، تشير دراستنا إلى أن تبريد الكوكب بهذه الطريقة تحديدًا أسهل مما كنا نعتقد. وهذا له تداعيات على سرعة بدء حقن الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير، وعلى من سيقوم بذلك.
هناك جوانب سلبية لهذه الاستراتيجية القطبية منخفضة الارتفاع. ففي هذا الارتفاع المنخفض، تكون فعالية حقن الهباء الجوي الستراتوسفيري أقل بنحو الثلث. هذا يعني أننا سنحتاج إلى استخدام ثلاثة أضعاف كمية الهباء الجوي لإحداث نفس التأثير على درجة الحرارة العالمية، مما يزيد من الآثار الجانبية مثل الأمطار الحمضية.
كما ستكون هذه الاستراتيجية أقل فعالية في تبريد المناطق الاستوائية، حيث يكون التعرض المباشر للاحتباس الحراري في أعلى مستوياته.
“ومع ذلك، فإن تغير المناخ يمثل مشكلة خطيرة، ومن الأهمية بمكان أن نفهم جميع خياراتنا، حتى يتمكن صناع القرار من الحصول على الأدلة التي يحتاجونها لاتخاذ قرارات مستنيرة.”
أجرى الباحثون عمليات محاكاة باستخدام نموذج نظام الأرض 1 (UKESM1) في المملكة المتحدة، وهو نموذج حاسوبي للمناخ، لتقدير تأثير حقن الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير.
وبإضافة ثاني أكسيد الكبريت – الذي يُكوّن بدوره جزيئات عاكسة دقيقة – على ارتفاعات وخطوط عرض وفصول مختلفة، تمكنوا من تحديد فعالية استراتيجيات النشر المختلفة.
قالوا إن نشر الهباء الجوي الستراتوسفيري على ارتفاعات منخفضة لا يمكن أن ينجح إلا إذا تم بالقرب من المناطق القطبية للأرض، ولكي يكون فعالاً، يجب أن تُخلق الجسيمات في طبقة الستراتوسفير، وهي طبقة من الغلاف الجوي تعلو قمة معظم السحب، وهذه الطبقة أقرب إلى الأرض، أقرب إلى القطبين.
في طبقة التروبوسفير، وهي أدنى طبقة في الغلاف الجوي، تختفي أي جسيمات هباء جوي بسرعة لأنها عالقة في السحب وتتساقط منها الأمطار. أما طبقة الستراتوسفير، فهي جافة ومستقرة وخالية من السحب، مما يعني أن الجسيمات المضافة ستبقى في الجو لأشهر أو سنوات.
قدّرأن ضخ 12 مليون طن متري من ثاني أكسيد الكبريت سنويًا على بُعد 13 كيلومترًا في فصلي الربيع والصيف المحليين لكل نصف من نصفي الكرة الأرضية من شأنه أن يُبرّد الكوكب بنحو 0.6 درجة مئوية.
وهذه الكمية تُعادل تقريبًا الكمية التي أُضيفت إلى الغلاف الجوي نتيجة ثوران بركان جبل بيناتوبو عام 1991، والذي أدى أيضًا إلى انخفاض ملحوظ في درجات الحرارة العالمية.
في المحاكاة، أُضيف ثاني أكسيد الكبريت عند خطي عرض 60 درجة شمال وجنوب خط الاستواء. وهذا يُعادل تقريبًا خط عرض أوسلو في النرويج وأنكوراج في ألاسكا؛ أما في الجنوب، فسيكون ذلك أسفل الطرف الجنوبي لأمريكا الجنوبية.
إن هذه الاستراتيجية ليست فعالة مثل حقن ثاني أكسيد الكبريت على ارتفاع 20 كيلومتراً لأن الجسيمات لا تبقى في طبقة الستراتوسفير لفترة طويلة، أي لبضعة أشهر فقط على ارتفاع 13 كيلومتراً بدلاً من عدة سنوات على ارتفاع 20 كيلومتراً.
ومع ذلك، فإن استراتيجية الطيران على ارتفاعات منخفضة باستخدام الطائرات الموجودة قد تبدأ في وقت أبكر من استراتيجية الطيران على ارتفاعات عالية، حيث أشار الباحثون إلى أن دراسة سابقة وجدت أن تصميم وإصدار شهادات للطائرات عالية التحليق قد يستغرق عقدًا من الزمان ويتكلف عدة مليارات من الدولارات.
وقال المؤلف المشارك في الدراسة ويك سميث، المحاضر في كلية ييل للبيئة، وهي جزء من جامعة ييل: “على الرغم من أن الطائرات الموجودة مسبقًا ستظل تتطلب برنامج تعديل كبير لتكون قادرة على العمل كناقل نشر، فإن هذا الطريق سيكون أسرع بكثير من تصميم طائرة جديدة عالية التحليق”.
هذه الاستراتيجية ليست حلاً سريعًا، إذ يجب إدخال أي رذاذ في طبقة الستراتوسفير تدريجيًا، ثم تقليله تدريجيًا، لتجنب الآثار الكارثية الناجمة عن الاحترار أو التبريد المفاجئ. كما أنها لن تُلغي الحاجة إلى خفض الانبعاثات .
قال الدكتور ماثيو هنري، المؤلف المشارك من جامعة إكستر: ” إن حقن الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير ليس بالتأكيد بديلاً عن خفض انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري، حيث تتزايد أي آثار جانبية سلبية محتملة مع كمية التبريد: لا يمكننا تحقيق استقرار المناخ على المدى الطويل إلا مع صافي انبعاثات صفرية”.
