fbpx

لهذا ينبغي لهندسة الجيولوجيا الشمسية أن تصبح جزءًا من حل أزمة المناخ

بإمكان تقنية عكس ضوء الشمس بعيدًا عن الكوكب المثيرة للجدل، أن تساعد في تخفيف أسوأ آثار تغير المناخ.

لعقود من الزمان، حاول عالم المناخ ديفيد كيث من جامعة هارفارد إقناع الناس بأخذ أبحاثه على محمل الجد. إنه رائد في مجال الهندسة الجيولوجية، والتي تهدف إلى مكافحة تغير المناخ من خلال مجموعة من الإصلاحات التكنولوجية. على مر السنين تضمنت أفكاره رش الحديد في المحيطات لتحفيز العوالق على امتصاص المزيد من الكربون من الغلاف الجوي أو التقاط الكربون مباشرة من الهواء.

أسس كيث شركة لتطوير تقنية لإزالة الكربون من الهواء، لكن تخصصه هو الهندسة الجيولوجية الشمسية، والتي تتضمن عكس ضوء الشمس بعيدًا عن الأرض لتقليل كمية الحرارة التي تُحتَبَس في الغلاف الجوي بسبب غازات الاحتباس الحراري. لم يتم إثبات صحة هذه الطريقة، لكن النماذج الحاسوبية تشير إلى أنها ستنجح. ولأن الانفجارات البركانية الكبرى يمكن أن يكون لها نفس التأثير، فهناك بعض البيانات الواقعية لدعم الفكرة.

في المستقبل القريب، يأمل كيث وزملاؤه إطلاق أحد الاختبارات الأولى لهذا المفهوم: منطاد يطير على ارتفاع عالٍ ليضخ جزيئات صغيرة عاكسة في طبقة الغلاف الجوي العلوي المعروفة باسم الستراتوسفير. ما زال يتعين تحديد مكان ووقت التجربة، لكنها ستكون خطوة صغيرة نحو إظهار ما إذا كانت جزيئات الستراتوسفير الاصطناعية يمكن أن تساعد في تبريد الكوكب بالطريقة التي تعمل بها الانفجارات بشكل طبيعي.

لكن فكرة استخدام الإصلاح التكنولوجي لتغير المناخ مثيرة للجدل. لطالما اعتُبر الحديث عن الهندسة الجيولوجية -ناهيك عن البحث- من المحرمات خوفًا من أنها ستثبط جهود مكافحة تغير المناخ بالطرق الأخرى، لا سيما العمل الحاسم المتمثل في الحد من انبعاثات الكربون. ترك ذلك الهندسة الجيولوجية على هامش أبحاث المناخ.

يقول كيث إن مواقف الناس قد تكون قيد التغير، إذ يجادل بأنه في حين أن الهندسة الجيولوجية في حد ذاتها لا يمكن أن تحل مشكلة تغير المناخ، فإنها قد تساعد في تخفيف الضرر إذا تم تنفيذها بعناية بجانب خفض الانبعاثات.

في عام 2000، نشر كيث مراجعة على أبحاث الهندسة الجيولوجية في دورية (Annual Review of Energy and the Environment)، وأشار فيها إلى أن تقييمات المناخ الرئيسية حتى تلك النقطة قد تجاهلت الهندسة الجيولوجية إلى حد كبير. في وقت سابق من هذا العام، تحدث في مدينة "سياتل" عن الوضع الحالي لهذا لمجال البحثي في الاجتماع السنوي للجمعية الأمريكية لتقدم العلوم (American Association for the Advancement of Science).

تحدثت مجلة Knowable مع كيث حول كيفية تغير المشهد العلمي والتكنولوجي والجيوسياسي في العقود الفاصلة. تم تحرير هذه المحادثة من أجل الطول والوضوح

قبل عشرين عامًا، وُصفِت الهندسة الجيولوجية بأنها "مثيرة للجدل بشدة". كيف تغير الجدل منذ ذلك الحين؟

في ذلك الوقت، كان هذا شيئًا تعرفه مجموعة صغيرة جدًا من الأشخاص الذين فكروا في المناخ -واتفقوا في الغالب على أنهم لن يتحدثوا عنها، وهذا ما حصل. الآن يُناقش الموضوع على نطاق أوسع. أعتقد أن المحرمات تقلصت بالتأكيد. من المؤكد أنه لا يزال مثيرًا للجدل، لكنني أعتقد أنه هناك تحول حقيقي قد حدث. يتفق الآن عدد متزايد من المتخصصين في علوم المناخ أو في السياسات العامة حول المناخ أو في المجموعات البيئية على أنّه يجب أن نتحدث عن هذا المفهوم، حتى لو اعتقد الكثيرون أنه لا ينبغي تطبيقه أبدًا. هناك اتفاق متزايد على وجوب إجراء البحوث. الوضع مختلف حقًا.

لماذا كان هناك تخوف من الحديث عن الهندسة الجيولوجية، وهل تعتقد أن  ذلك التخوف مبني على أسباب منطقية؟

أعتقد أنه نابع عن حسن نية، الناس محقون في قلقهم من أن الحديث عن الهندسة الجيولوجية قد يقلل من الجهود المبذولة لخفض الانبعاثات. لا أعتقد أن هذا القلق بشأن المخاطر الأخلاقية هو سبب وجيه لعدم إجراء البحوث. هناك أشخاص جادلوا بأنه لا ينبغي أن نسمح بتوزيع مزيج الأدوية الثلاثي ضد مرض الإيدز في إفريقيا لأنه سيتم إساءة استخدامه، مما يخلق مقاومة للدواء. جادل آخرون ضد استخدام الوسائد الهوائية، لأن الناس سوف يقودون بشكل أسرع. هناك تاريخ طويل من الجدل ضد جميع أنواع تقنيات تقليل المخاطر المحتملة بسبب إمكانية تعويض المخاطر - أي احتمال أن يغير الناس سلوكهم من خلال تحمل المزيد من المخاطر. أعتقد أنها حجج مشوشة أخلاقيًا.

بالنسبة لي، فإن الفكرة الأكثر خطورة هو أن بعض الكيانات - مثل شركات الوقود الأحفوري الكبيرة التي لها مصلحة سياسية في منع تخفيضات الانبعاثات - ستحاول استغلال إمكانات الهندسة الجيولوجية كحجة ضد خفض الانبعاثات. من المحتمل أن يكون هذا الجانب هو السبب الرئيسي وراء رغبة بعض مجموعات المجتمع المدني الكبيرة في منع أو احتواء مناقشة هذه الأشياء حتى لا تدخل على نطاق أوسع في النقاش حول المناخ. بالنسبة لي، فإن القلق مبرر تمامًا، لكنني أعتقد أن الإجابة الصحيحة هي خوض هذه النقاشات بدلاً من تجنّبها. لا أريد عالمًا تُتخذ فيه القرارات من قبل النخب التي تتحدث خلف الأبواب المغلقة.

ستشمل الهندسة الجيولوجية الشمسية حقن جزيئات عاكسة من طائرات عالية الارتفاع في طبقة الغلاف الجوي العلوي المعروفة باسم الستراتوسفير، والتي تمتد ما بين 10 إلى 50 كيلومترًا (6 إلى 31 ميلًا) فوق سطح الأرض. الفكرة هي أن جزيئات الهباء الجوي ستعكس كمية صغيرة من ضوء الشمس بعيدًا عن الكوكب، مما يقلل من كمية الحرارة التي تحبسها غازات الدفيئة ويخفف بعض آثار تغير المناخ.

هل زادت أبحاث الهندسة الجيولوجية في العقدين الماضيين؟

زادت بشكل مذهل، حتى في العامين الماضيين. عندما كتبت البحث في دورية (Annual Reviews) في عام 2000، لم يكن هناك تقريبًا أي بحث منظم. كان هناك عدد قليل من الباحثين يهتمون بالموضوع من حين لآخر ويستثمرون حوالي 1 في المائة من وقتهم.

يوجد الآن القليل من البرامج البحثية في كل مكان تقريبًا تهتم بالموضوع. هناك برنامج صيني خطير جدًا؛ هناك مشروع أسترالي يتم تمويله بشكل أفضل من أي شيء آخر في الولايات المتحدة؛ وهناك العديد منها في أوروبا.

ما هي أكبر مفاجأة على مدار العشرين عامًا الماضية في مدى فعالية الهندسة الجيولوجية الشمسية؟

كانت المفاجأة الكبرى هي النتائج الحديثة، بما في ذلك دراستين شاركت فيهما، بينتا أن تأثيرات برنامج الهندسة الجيولوجية الشمسية العالمية لن تكون غير متكافئة جغرافيًا كما كان يُخشى. ما يهم بالنسبة للسياسة العامة الحقيقية هو من أصبح أسوأ حالاً.

في ورقة واحدة نُشرت العام الماضي في دورية Nature Climate Change، استخدمنا نموذجًا حاسوبيًا بالغ الدقة، وقارننا على مستوى سطح الأرض كاملًا، عالمين: أحدهما فيه ضعف مستويات ثاني أكسيد الكربون لمرحلة ما قبل الثورة الصناعية، والآخر فيه ما يكفي من الهندسة الجيولوجية الشمسية لتقليل تغير درجة الحرارة بمقدار النصف. لكل منطقة من مناطق الدراسة الجغرافية البالغ عددها 33 التي حددتها الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (Intergovernmental Panel on Climate Change)، حاولنا النظر في ما إذا كانت الهندسة الجيولوجية الشمسية ستعيد متغير مناخي معين إلى مستويات ما قبل الثورة الصناعية، والتي نسميها "معتدلة"، أو سوف تزيده بشكل كبير عن مستويات ما قبل الثورة الصناعية، والتي نسميها "متفاقمة".

ركزنا على بعض أهم المتغيرات المناخية: التغير في درجات الحرارة القصوى، والتغير في متوسط ​​درجة الحرارة، والتغير في توافر المياه، والتغير في معدل هطول الأمطار الشديدة. وما وجدناه يبدو جيدًا لدرجة يصعب تصديقها: لم يكن هناك متغير واحد في منطقة واحدة يتفاقم. كانت تلك مفاجأة. في ورقة بحثية نُشرت في مارس في دورية "Environmental Research Letters"، أجرينا نفس التحليل بنموذج آخر، ووجدنا أنه مع الهندسة الجيولوجية الشمسية، كانت جميع المتغيرات معتدلة في جميع المناطق باستثناء أربعة منها. لكن كل هذه المناطق الأربعة هي مناطق جافة ازدادت رطوبة. لذا أعتقد أن العديد من سكان تلك المناطق يفضلون هذه النتيجة، لأن الناس بشكل عام أكثر قلقًا من أن زيادة الجفاف عن زيادة الرطوبة.

الآن، ما يعرضه النموذج قد يكون أو لا يكون صحيحًا في العالم الحقيقي. ولكن إذا كان هناك سبب واحد للنظر حقًا في هذه التقنيات وتقييمها في التجارب، فإنه مثل هذه النتائج التي تظهر أنه يمكنك كبح تقريبًا كافة أو معظم الاضطرابات المناخية الرئيسية دون جعل أي منطقة أسوأ بشكل ملحوظ. هذا أمر لا بأس به.

كيف ستقوم بتجربتك المخططة في العالم الحقيقي، والمعروفة باسم تجربة الاضطراب المضبوط في الستراتوسفير (SCoPEx)؟

هي تجربة  باستخدام منطاد يطير إلى طبقة الستراتوسفير لوضع الهباء الجوي فيها، وقياس تفاعلها خلال الساعات الأولى في أول كيلومتر أو ما يقاربه، وذلك بعد إطلاق المنطاد بشكل عمودي. 
هذه التجربة تتضمن منطادًا على ارتفاعات عالية يرفع جندولًا يحمل مجموعة من الأدوات العلمية إلى ارتفاع 20 كيلومترًا. ستطلق كمية صغيرة جدًا من المواد مثل الثلج أو كربونات الكالسيوم (بشكل أساسي مسحوق الحجر الجيري) أو قطرات حمض الكبريتيك المعروفة باسم الكبريتات. سيتم تزويد الجندول بمراوح صنعت في الأصل للزوارق الهوائية بحيث يمكنها الطيران عبر عمود المواد المحقونة لإجراء القياسات.

ستكون كمية المواد التي تم إطلاقها في حدود كيلوجرام واحد، وهي أقل بكثير من أن يكون لها أي تأثير مباشر على الصحة أو البيئة بمجرد إطلاقها. الهدف ليس تغيير المناخ أو حتى معرفة ما إذا كان بإمكانك عكس ضوء الشمس. الهدف ببساطة هو تحسين نماذجنا الخاصة بالطريقة التي يتشكل بها الهباء الجوي في الستراتوسفير، خاصة في الاتجاه العمودي، وهو أمر مهم للغاية لفهم كيفية عمل الهندسة الجيولوجية الشمسية. نأمل أن نبدأ التجربة قريبًا. لكن زمان ومكان حصول ذلك يعتمد على توافر المنطاد والتوصيات من اللجنة الاستشارية.

سترسل تجربة "الاضطراب الموجه في الستراتوسفير" المخطط لها منطادًا يحمل أدوات علمية في جندول إلى الستراتوسفير. ستطلق الأدوات كمية صغيرة من المواد -من المحتمل أن تكون جليدًا أو غبارًا معدنيًا- لتكوين عمود بطول كيلومتر من جزيئات الهباء الجوي. ستسمح مراوح القارب الهوائي المعدلة للجندول بالمناورة فوق العمود والأدوات السفلية في العمود بأخذ قياسات متكررة لكيفية انتشار الجسيمات عبر الستراتوسفير.

نحن نعلم أن هناك مخاطر صحية مرتبطة بتلوث حمض الكبريت في الغلاف الجوي السفلي، هل هناك مخاطر صحية محتملة من حقن رذاذ الكبريتات في الستراتوسفير؟

أي شيء نضعه في الستراتوسفير سينتهي به المطاف إلى السطح، وهذا أحد المخاطر التي يجب أن نأخذها في الاعتبار. قد يتضمن برنامج الهندسة الجيولوجية الشمسية واسع النطاق حقن حوالي 1.5 مليون طن من الكبريت وحمض الكبريت في الستراتوسفير سنويًا. يمكن القيام بذلك باستخدام أسطول من الطائرات؛ سيحلّق ما يقرب من 100 طائرة باستمرار بحمولات على ارتفاع يصل إلى حوالي 20 كيلومترًا (12 ميلًا). لن تكون مخطئًا إذا اعتقدت أن هذا يبدو مجنونًا. نحن نعلم أن تلوث حمض الكبريت في الغلاف الجوي السفلي يقتل العديد من الأشخاص كل عام، لذلك من الواضح أن وضع حمض الكبريت في الستراتوسفير يمثل خطرًا. لكن من المهم أن نفهم ما يعنيه مقدار 1.5 مليون طن في السنة فعليًا.

أدى ثوران بركان جبل بيناتوبو في الفلبين عام 1991 إلى ضخ حوالي 8 ملايين طن من الكبريت في عام واحد في طبقة الستراتوسفير. لقد أدى إلى تبريد المناخ وكان له آثار على جميع أنواع الأنظمة. تبلغ الانبعاثات العالمية الحالية من الكبريت حوالي 50 مليون طن سنويًا في الغلاف الجوي السفلي، وهذا يقتل عدة ملايين من الأشخاص كل عام من تلوث الهواء بالجسيمات الدقيقة. لذا فإن الخطر النسبي من الهندسة الجيولوجية الشمسية ضئيل إلى حد ما، ويجب مقارنته مقابل مخاطر عدم تطبيق الهندسة الجيولوجية الشمسية.

ما مدى السرعة التي يمكن أن ينطلق بها برنامج واسع النطاق يعتمد تقنيات الهندسة الجيولوجية الشمسية؟

يمكن أن يحدث ذلك بسرعة كبيرة، ولكن كل الطرق التي يحدث فيها بسرعة كبيرة هي حالات سيئة، خاصة إذا انتقل بلد واحد إلى تلك التقنيات بسرعة كبيرة. من الواضح أن الأفضل هو ألا تبدأ البلدان في فعل ذلك فحسب، بل أن تضع خططًا واضحة، وضوابطًا وما إلى ذلك.

إذا كان هناك بحث أوسع بكثير على مدى نصف عقد إلى عقد قادم -وهو أمر ممكن لأن المواقف تتغير بالفعل- فمن المعقول أن يبدأ تحالف بعض البلدان في التقدم نحو التنفيذ الحقيقي بخطط جادة وواضحة يمكن انتقادها من قبل المجتمع العلمي ابتداء من نهاية هذا العقد. لا أتوقع أن يحدث ذلك بهذه السرعة، لكنني أعتقد أنه ممكن الحدوث عمومًا.

كيف تتناسب الهندسة الجيولوجية مع الجهود الأخرى لمكافحة تغير المناخ مثل تقليل انبعاثات الوقود الأحفوري وإزالة الكربون من الهواء؟

الشيء الأول، والأهم حتى الآن، بشأن تغير المناخ هو بناء اقتصاد غير كربوني، مما يقطع الصلة بين النشاط الاقتصادي وانبعاثات الكربون. لا يوجد شيء يمكنني قوله عن الهندسة الجيولوجية الشمسية يغير حقيقة أنه يتعين علينا تقليل الانبعاثات. إذا لم نفعل ذلك، فقد انتهى أمرنا.

بعد ذلك، يمكن أن تؤدي إزالة الكربون، التي تتضمن التقاط وتخزين الكربون المنبعث بالفعل، إلى كسر الرابط بين الانبعاثات وكمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. إن إزالة الكربون على نطاق واسع أمر منطقي حقًا عندما تتجه الانبعاثات بوضوح نحو الصفر، أو خلال مواجهتنا للجزء الأصعب من الاقتصاد الكربوني.
 ومن ثم، فإن الهندسة الجيولوجية الشمسية هي شيء قد يضعف جزئيًا وبشكل غير كامل، ولكن لا يكسر، الرابط بين كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتغيرات المناخ - مثل التغيرات في مستوى سطح البحر، والتغيرات في الأحداث المناخية المتطرفة، والتغيرات في درجة الحرارة، إلخ.

لذا، إذا نظرت إلى منحنى إجمالي الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي، يمكنك التفكير في تخفيضات الانبعاثات على أنها تسطيح للمنحنى. تنقلك إزالة الكربون إلى الجانب الآخر من المنحنى. ومن ثم يمكن للهندسة الجيولوجية الشمسية أن تقطع الجزء العلوي من المنحنى، مما يقلل من خطر ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء بالفعل.

يتصور ديفيد كيث استخدام أساليب متعددة لمكافحة تغير المناخ. يوضح الخط الأحمر كيف أن تأثيرات تغير المناخ ستزداد سوءًا مع سيناريو العمل المعتاد المتمثل في الاحتراق المستمر للوقود الأحفوري وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري الأخرى. يؤدي الخفض الحاد للانبعاثات إلى تسطح هذا المنحني، وإزالة الكربون من الغلاف الجوي يسبب المزيد من الانخفاض، ولكن لا تزال هناك تأثيرات سلبية متوقعة من المستويات المرتفعة بالفعل من ثاني أكسيد الكربون. في هذا السيناريو، ستقلل الهندسة الجيولوجية الشمسية من تأثير ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي، مما يؤدي بشكل فعال إلى تسطح الجزء العلوي من المنحنى.

يعتقد بعض الناس أننا يجب أن نستخدمها فقط للضرورة القصوى في حالات الطوارئ، كما يعتقد البعض أنه يجب علينا استخدامها لمحاولة العودة بسرعة إلى مناخ ما قبل الثورة الصناعية. أنا أزعم أننا نستخدم الهندسة الجيولوجية الشمسية لإزالة الجزء العلوي من المنحني عن طريق البدء تدريجيًا والانتهاء تدريجيًا.

هل تشعر بالتفاؤل بشأن فرص حدوث الهندسة الجيولوجية الشمسية والفرق الذي سوف تحدثه في أزمة المناخ؟

لست متفائلاً الآن لأننا نبدو بعيدين جدًا عن وجود بيئة دولية تسمح بسياسات معقولة. وهذا ليس فقط في الولايات المتحدة، بل في مجموعة كاملة من الدول الأوروبية ذات الأنظمة الشعبوية، والبرازيل، والدول ذات الأنظمة الأكثر سلطوية مثل الهند والصين. إن العالم ذو طابع قومي بشكل كبير، أليس كذلك؟ من الصعب بعض الشيء رؤية جهد عالمي منسق على المدى القريب، لكن آمل أن يتغير ذلك.

تم نشر هذا الموضوع بتصريح من Knowable Magazine، التي تصدرها مؤسسة Annual Reviews، وهي مؤسسة غير ربحية تعنى بأمور النشر العلمي، حيث تقوم بانتاج المحتوى المعرفي الذي يسهم بتطور العلوم المختلفة وبالتالي الارتقاء بالمجتمع. سجل الآن للاشتراك في نشرة Knowable البريدية من هنا.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

Total
0
Share