Я тучи разведу руками

Гарвардский проект по распылению аэрозолей в стратосфере, о котором журнал Nature рассказал в конце прошлого года, заслуженно вызвал ажиотаж в СМИ — это, по сути, первый строгий эксперимент значительного масштаба (правда, надо признать, пока относительно небольшого), призванный испытать быстрый способ охлаждения Земли на случай экстремального потепления. Опасно ли то, что собираются делать американские ученые? Кто может разрешить или запретить радикальное воздействие на климат планеты? И существуют ли подобные проекты в России? N + 1 задал эти и другие вопросы одному из авторов недавнего доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) Анастасии Ревокатовой — специалисту по стратосферным аэрозолям из Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН, а также сотруднице Гидрометцентра РФ.

Первая фаза гарвардского проекта — та самая, что начнется в первой половине 2019 года — представляет собой два запуска в стратосферу, на высоту около 20 километров, аэростатов, которые распылят над юго-западной частью США строграммовые порции карбонат кальция, а потом проследят, как эти частицы будут рассеиваться.

Карбонат кальция выбрали, в частности, потому, что, в отличие от диоксида серы, он, как предполагают ученые, не ускоряет разрушение озонового слоя, как это было при извержении вулкана Пинатубо в 1991 году — фактически огромном природном эксперименте по геоинженерии. Но в стратосфере естественным образом карбонат кальция не встречается, поэтому предсказать, как он будет себя вести и каков будет эффект, сложно: для этого ученые и хотят провести тесты.

Назвать гарвардский эксперимент полноценной попыткой геоинженерии все же довольно трудно: суммарно аэростат выбросит в атмосферу примерно столько же частиц, сколько коммерческий авиалайнер выбрасывает за одну минуту полета. Но это важный шаг на пути к более крупным экспериментам, которые, в свою очередь, могут закончиться и полномасштабным направленным воздействием на климат Земли.

Что такое геоинженерия

Строго говоря, человек постоянно воздействует на климат, еще с тех времен, когда люди начали, к примеру, вырубать лес и пасти скот, и эти виды деятельности обычно не называются геоинженерией. Геоинженерные проекты предполагают, как правило, какие-то технологические решения, позволяющие намеренно, а не попутно воздействовать на климат, чтобы, например, снизить температуру воздуха или изменить количество осадков в глобальном масштабе.

Самый известный и популярный, в том числе у конспирологов, геоинженерный метод — распыление аэрозолей (обычно соединений серы) для создания так называемой «стратосферной вуали», отражающей солнечный свет и уменьшающей нагрев атмосферы. На разработку этой технологии геоинженеров вдохновили мощные извержения вулканов, способные снизить глобальную среднюю температуру на Земле на доли градуса и даже на градус. С подобными идеями модификации климата выступал, например, американский физик и отец водородной бомбы Эдвард Теллер, который в конце 1990-х годов даже подсчитал, что на повторение эффекта от извержения вулкана Пинатубо в 1991 году будет уходить всего около миллиарда долларов в год.

Другие «атмосферные» идеи связаны с облаками: их можно либо специально создавать, распыляя те же мелкие частицы, либо, наоборот, ликвидировать (перистые облака вносят свой вклад в нагрев атмосферы, но можно ли их эффективно и безопасно рассеивать, пока не ясно), либо даже «отбеливать» с помощью автоматизированных судов, вырабатывающих пар из морской воды.

Можно воспользоваться гигантским (но пока не очень хорошим) зеркалом на Земле: один гарвардский профессор предложил создавать в океанской воде множество мелких пузырьков воздуха, чтобы поверхность океана лучше отражала солнечный свет и вода меньше прогревалась. Сам автор признает, что покрыть весь Мировой океан пузырьками, скорее всего, не выйдет, но идея интересная. Альбедо, то есть отражательную способность, можно изменять и у суши, причем довольно простыми способами — например, покрывая крыши зданий белой краской.

Если масштаба земных проектов вам недостаточно, можно отправиться в космос и построить защиту от солнечных лучей уже там. Тот же Теллер, например, предлагал разместить на орбите вокруг Земли зеркало размером с Аляску (интересный был человек) — но стоимость этого космического проекта вышла не менее космической, так что прибегнуть к нему можно разве что в случае по-настоящему катастрофического изменения климата.

Еще, если совсем приспичит, можно сделать щит вокруг Земли из астероидной пыли.

Принципиально другой подход — не пытаться уменьшить воздействие Солнца на атмосферу Земли, а понизить концентрацию CO₂ в атмосфере, которая уже превысила 400 частей на миллион по объему. Для этого можно, скажем, целенаправленно сажать деревья, но чтобы это принесло сколько-нибудь значимый эффект, необходимо посадить очень многодеревьев (озеленения Сахары будет недостаточно). Можно вернуться с суши в океан и попробовать увеличить продуктивность фитопланктона, «удобряя» воду железом или искусственно перемешивая ее, чтобы наверх поднимались более прохладные и богатые питательными веществами слои (такие эксперименты уже проводились). Правда, существенный недостаток последнего метода, по словам критиков, состоит в следующем: если начать перемешивать воду, остановиться будет уже нельзя: температура воды на поверхности тут же вновь вырастет, и очень быстро, что еще хуже, чем обычное изменение климата.

Какой метод выбрать

«Самый перспективный метод [геоинженерии] будет зависеть от проблемы, которую он призван решить. Есть такое направление, как региональный геоинжениринг. Например, можно с помощью введения аэрозоля в стратосферу арктической зоны сократить таяние морского льда, то есть применить аэрозоли локально, в Арктике. Модельные эксперименты показывают, что влияние аэрозолей, введенных в арктической зоне, практически не будет сказываться на температуре в других областях», — говорит Анастасия Ревокатова.

За пределами Арктики, по ее словам, региональной геоинженерии тоже найдется применение: например, осветляя облака над океаном, чтобы те отражали больше солнечного света, можно было бы уменьшить интенсивность тропических циклонов. Этот метод, наряду со стратосферными аэрозолями, считается потенциально наиболее эффективным: распыляя, например, морскую соль над Мировым океаном, можно достаточно успешно воздействовать на слоисто-кучевые облака.

Важное преимущество и одновременно ограничение этого метода состоит в том, что его можно при необходимости легко свернуть: как только вы перестаете «сеять» облака, ситуация уже через несколько дней возвратится к норме. Метод, предложенный в начале 1990-х годов британским климатологом Джоном Лэтемом, сегодня изучает специальная международная коллаборация.

Самое интересное, что своего рода непреднамеренный эксперимент по применению этого метода геоинженерии длится уже более ста лет. Морской транспорт, несмотря на выбросы сотни миллионов тонн CO₂ в атмосферу, в конечном итоге охлаждает планету примерно на 0,25 градуса в год (что довольно важно, потому что каждая десятая доля роста средней глобальной температуры планеты означает существенное изменение климата): выбросы соединений серы двигателями судов рассеивают солнечный свет и формируют те самые облака над океаном.

Правда, «озеленение» морского транспорта и переход на более чистое топливо, скорее всего, нивелирует этот эффект уже в ближайшее время — таковы планы Международной морской организации (IMO).

«Если мы говорим о снижении средней глобальной температуры, то самым эффективным будет метод введения аэрозолей в стратосферу. Пока это и самый изученный способ, в этом ключе его можно назвать перспективным, но надо понимать, что он влечет за собой и негативные последствия, которые необходимо изучать, а пока бóльшая часть наших знаний основана на компьютерном моделировании и теоретических предположениях», — отмечает Ревокатова.

Изучение возможных негативных последствий геоинженерных решений и их влияние на разные элементы климатической системы идет полным ходом. Так, недавно американские ученые показали, что все выгоды от замедления потепления с помощью «стратосферной вуали» из аэрозолей серы могут быть перекрыты падением урожайности сельхозкультур из-за затемнения. По мнению ученых, их результат не означает, что от метода распыления аэрозолей необходимо вовсе отказаться, — возможно, в других секторах экономики положительные последствия будут существеннее, но сам факт того, что климатическое моделирование указывает на столь критичный недостаток метода, довольно значим.

Авторы другой работы с помощью аналогичных климатических моделей установили, что распыление сульфатных аэрозолей может привести к непредвиденным последствиям в виде потепления Мирового океана — рост его уровня, одно из наиболее серьезных последствий изменения климата, удастся в лучшем случае замедлить, но не остановить.

В более ранних работах почти неизбежную неравномерность распыления аэрозолей в атмосфере связывали с кардинально разными последствиями в Северном и Южном полушариях Земли: если использовать такой метод только в Южном полушарии, это приведет к увеличению количества тропических циклонов, а использование его только в Северном полушарии действительно снизит количество циклонов, но приведет к засухе в Африке.

Параллельно ученые занимаются и оценкой экономической целесообразности таких проектов. Инженеры из Гарвардского университета и Йеля подсчитали, что гипотетическая программа охлаждения Земли с помощью распыления аэрозолей в стратосфере в первые 15 лет обойдется человечеству в 2–2,5 миллиарда долларов в год, а общая стоимость работ за этот период сопоставима со стоимостью семи Олимпиад в Сочи — вполне подъемная сумма для многих государств и даже некоторых корпораций.

Что можно, а что нельзя

Чтобы этим богатым государствам и корпорациям не приходили в голову всякие интересные идеи, международное сообщество решило регулировать геоинженерные проекты.

Впервые задуматься об ограничении воздействия на климат мировое сообщество заставила операция «Попай» (Operation Popeye), в рамках которой Соединенные Штаты засевали облака над Вьетнамом, Камбоджей и Лаосом в 1967-1972 годах. Запрет на использование технологий модификации погоды в военных целях сейчас действует в рамках Конвенции о запрещении военного или любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду (ENMOD). Эту конвенцию, разработанную по инициативе СССР, ратифицировали, в частности, США, Россия и Китай.

В 2010 году запрет на геоинженерные проекты приняли стороны Конвенции ООН о биологическом разнообразии, и с тех пор он обновляется каждые два года. Это, правда, не договор или протокол, а всего лишь решение — документ более низкого уровня. Интересно, что документ ООН, призванный бороться с изменением климата, — соответствующая Рамочная конвенция — пока никак не касается вопроса геоинженерии, который, тем не менее, регулярно всплывает при подготовке докладов IPCC. Однажды, в 2013 году, Россия даже настаивала на включении в резюме очередного доклада прямого указания на то, что геоинженерия может быть «решением проблемы изменения климата».

Несмотря на наличие двух конвенций, система регулирования геоинженерии пока довольно непоследовательна и полна лазеек. В апреле этого года в США вышла книга Climate Engineering and the Law, редактором которой выступил известный специалист по климатическому регулированию Майкл Джеррард (Michael Gerrard). Он, в частности, отмечает, что «пассивные» техники воздействия на климат, то есть улавливание и захоронение углекислого газа теми или иными способами, относительно безопасны, так как не будут иметь глобальных последствий — поэтому специального регулирования для них не требуется. Зато проекты по солнечной геоинженерии и подобные глобальные идеи, напротив, требуют четкой регламентации, считает ученый.

«Мы считаем, что применение солнечной геоинженерии вполне вероятно в ближайшие годы. Очень важно иметь структуру правительственного уровня, которая смогла бы определить законность этих действий и обеспечить юридическую ответственность на случай, если что-то пойдет не так. Такую структуру гораздо лучше создавать заранее, а не когда проект уже будет запущен», — говорил Джеррард в интервью, отмечая, что сейчас «любой желающий может запустить в воздух самолеты для распыления аэрозолей в верхних слоях атмосферы так, что это не будет нарушать ни одного закона — эту ситуацию надо менять».

Попытки ее изменить уже есть, причем на самом высоком уровне: одну из инициатив по созданию глобального геоинженерного регулирования возглавляет бывший советник генсека ООН по климату Янош Пастор.

Смотри, как я могу

Итак, гарвардский эксперимент абсолютно легален: научные эксперименты в этой области, особенно с просчитанными мерами безопасности, никто не запрещал, и, к счастью, пока никто не собирается запрещать.

«В России тоже были эксперименты по распылению аэрозолей. Однако они все были в тропосфере, в нижнем слое, и действительно интересно выйти на уровень стратосферы, ведь именно там и будет происходить создание аэрозольного слоя в случае полномасштабного применения. Эксперимент не принесет никому вреда, но может помочь в получении экспериментальных данных для будущих исследований. В любом случае это выход на новый уровень исследования», — одобряет работу американских коллег Ревокатова.

Оценить масштабы экспериментальной активности можно с помощью интерактивной карты, подготовленной Фондом Генриха Белля и ETC Group (стоит учесть, что последняя активно возражает против геоинженерии как метода борьбы с изменением климата). В 2017 году они насчитали в мире более 800 экспериментов на разных стадиях, в том числе и уже завершенных, испытывающих те или иные технологии воздействия на климат.

Отцом геоинженерии в Советском Союзе был замечательный климатолог Михаил Будыко, о котором мы уже рассказывали. Ему, в частности, нередко приписывают первый в истории патент на собственную технологию изменения климата с помощью отходов резиновой промышленности (но нам с сотрудниками Всероссийской патентно-технической библиотеки не удалось найти такое авторское свидетельство или патент ни в общей базе, ни в базе документов для служебного пользования). Главным идеологом геоинженерных подходов в современной России был академик Юрий Израэль: под его руководством в 2008 и 2010 годах проводились полевые эксперименты с распылением аэрозоля.

Проектов наподобие гарвардского в России сейчас нет: в Институте глобального климата и экологии, где работает Ревокатова, изучаются теоретические аспекты применения разных методов геоинженерии и проводятся модельные эксперименты совместно с Институтом вычислительной математики РАН. В НПО «Тайфун» ведутся экспериментальные исследования в камерах.

При этом российские ученые активно размышляют над тем, что интересного можно было бы сделать: например, в 2017 году группа, в состав которой входит и собеседница N + 1, предложила использовать соединения серы, которые сейчас в приземный слой выбрасывает «Норильский Никель», для создания аэрозолей в нижней стратосфере над Арктикой.

«Расчеты показали, что инжекция в нижнюю стратосферу 1,9 миллиона тонн SO₂ в год смогла бы существенно затормозить потепление Арктики и уменьшить риск полного исчезновения многолетнего ледового покрова в Северном Ледовитом океане. Кроме того, использование SO₂ из выбросов комбината ОАО «Норильский Никель» в качестве предшественника стратосферных сульфатных аэрозолей позволило бы уменьшить экстремально высокое загрязнение атмосферы Норильска», — говорится в статье климатологов.

Сопротивление бесполезно?

«Если человечество в ближайшее время примет меры по переходу на безуглеродную экономику и по сокращению выбросов парниковых газов, а также сократит концентрацию уже имеющегося диоксида углерода в атмосфере, то вообще никаких геоинженерных мер не понадобится — и это наиболее правильный путь», — говорит Анастасия Ревокатова.

О том, что такое «ближайшее время» и какие меры надо будет принять, можно судить по совсем недавней работе группы британских ученых, которые де факто запретили человечеству строить новые угольные и газовые электростанции, выпускать новые автомобили на бензине — в общем, создавать транспортную и энергетическую инфраструктуру на ископаемом топливе.

Дело в том, что для предотвращения опасных последствий изменения климата, по оценкам ученых, необходимо ограничить рост глобальной средней температуры двумя градусами Цельсия от зафиксированного на середину XIX века, а еще лучше — 1,5 градуса (разница в полградуса будет довольно критичной для наиболее уязвимых бедных стран). Это, по-видимому, все еще возможно, пишут британцы, но чтобы повысить вероятность благоприятного исхода, надо срочно прекращать строительство «грязных» электростанций и тому подобного и переходить на безуглеродные источники энергии (например, ВИЭ) и транспорт. Срочно — это в прямом смысле со вчерашнего дня: авторы статьи говорят о том, что начинать это делать нужно с конца 2018 года.

Если же глобальная средняя температура все же вырастет на 3-4 градуса по сравнению с температурой доиндустриальной эпохи, — сейчас она примерно на один градус выше, — ситуация обострится до режима «не до жиру», и человечество, скорее всего, все же задумается о направленном охлаждении планеты. «Да, вероятнее всего, геоинжиниринг сам по себе может вызвать какие-то последствия, например неравномерное распределение температурного отклика, повышение осадков в одной зоне и снижение в другой и так далее, но если сравнить их с исчезновением целых островных государств, то я бы выбрала первый путь», — подчеркивает исследовательница.

Правда, любые геоинженерные проекты — как сосудосуживающие препараты при насморке: облегчают симптомы, но не борются с причиной. Так что без снижения выбросов парниковых газов и, скорее всего, снижения их концентрации в атмосфере никак не обойтись. «Надо понимать, что геоинжиниринг — это не решение климатической проблемы, а способ „переждать“ пик климатического кризиса, в то время как все возможные меры по сокращению концентрации парниковых газов в атмосфере воплощаются в жизнь», — добавляет Ревокатова.

При этом она не считает неизбежным полноценное применение геоинженерных технологий в масштабе, превышающем отдельные небольшие эксперименты, — больше того, эксперт называет такое развитие «пока что маловероятным». Дело даже не в доказательстве научной целесообразности и оценке возможных последствий: согласование огромного количества управленческих, социальных, политических и экономических аспектов потребует много времени, указывает собеседница N + 1.

«Сценарий Цзянькуя Хэ», якобы создателя первых CRISPR-детей, — пока все вокруг обсуждают, можно или нельзя применить спорный научный метод, кто-то один берет и применяет его втайне от всех — Анастасия Ревокатова считает маловероятным, даже несмотря на отдельные инциденты.

Так, в 2012 году калифорнийский бизнесмен Расс Джордж в нарушение международных конвенций «удобрил» железом Тихий океан у западного побережья Канады; похожие проекты, обычно под флагом усиления роста фитопланктона и выгод для коммерческого промысла рыбы, время от времени осуществляются, хотя их результаты показывают, что конкретно этот способ работает не очень хорошо. Но, скорее всего, до глобального применения каких бы то ни было методов геоинженерии дело в ближайшее время не дойдет.

«В настоящее время только начинаются попытки проведения полевых экспериментов. Я думаю, что пока нет достаточного количества экспериментальных данных о поведении аэрозоля в стратосфере, ни одна нация не пойдет на такие самопроизвольные вмешательства, хотя бы потому, что она может навредить сама себе», — заключает Ревокатова.

Ольга Добровидова