Il caso in crescita per la geoingegneria

Tatsuro Kiuchi

David Mitchell si ferma nel parcheggio del Desert Research Institute, un avamposto di scienze ambientali dell'Università del Nevada, arroccato sulle aride colline rosse sopra Reno. Il campus guarda dalle cime dei casinò del centro fino alle montagne di Pine Nut innevate. Questa mattina, cirri sottili disegnano lunghe linee sopra la catena.

Mitchell, un fisico atmosferico allampanato e pacato, crede che queste nubi gelide nella troposfera superiore possano offrire uno dei nostri migliori piani di ripiego per combattere il cambiamento climatico. I minuscoli cristalli di ghiaccio nei cirri proiettano la radiazione termica contro la superficie della terra, intrappolando il calore come una coperta o, più precisamente, come l'anidride carbonica. Ma Mitchell, professore associato di ricerca presso l'istituto, pensa che potrebbe esserci un modo per contrastare gli effetti di queste nuvole.

Questa storia faceva parte del nostro numero di maggio 2017

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Funzionerebbe in questo modo: flotte di grandi droni attraverserebbero le latitudini superiori del globo durante i mesi invernali, cospargendo i cieli di tonnellate di materiali simili a polvere estremamente fini ogni anno. Se Mitchell ha ragione, questo produrrebbe cristalli di ghiaccio più grandi del normale, creando cirri più sottili che si dissipano più velocemente. Ciò consentirebbe più radiazioni nello spazio, raffreddando la terra, dice Mitchell. Fatto su scala sufficientemente ampia, questa semina di nubi potrebbe ridurre le temperature globali fino a 1,4 °C, più di quanto il pianeta si sia riscaldato dalla rivoluzione industriale, secondo un studio Yale separato .

Rimangono grandi domande sul fatto che funzionerebbe davvero, quali effetti collaterali dannosi potrebbero sorgere e se il mondo dovrebbe rischiare di implementare uno strumento che potrebbe alterare l'intero clima. In effetti, il suggerimento di affidare il termostato globale a un'armata di robot volanti sembrerà assurdo a molti. Ma la vera domanda è: assurda rispetto a cosa?

Senza un qualche tipo di azione drastica, il cambiamento climatico potrebbe uccidere una stima mezzo milione di persone all'anno entro la metà di questo secolo, a causa di carestie, inondazioni, stress da caldo e conflitti umani. Impedire che le temperature salgano di 2 °C al di sopra dei livelli preindustriali, a lungo considerata la zona di pericolo che dovrebbe essere evitata a tutti i costi, ora sembra quasi impossibile. Significherebbe ridurre le emissioni di gas serra fino al 70 per cento entro il 2050 e potrebbe richiedere lo sviluppo di tecnologie che potrebbero aspirare miliardi di tonnellate di anidride carbonica dall'atmosfera, secondo il Gruppo intergovernativo delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici. Ma una crescita corpo di ricerca suggerisce che probabilmente non avremo il tempo o la tecnologia per farcela. In particolare, anche se ogni nazione si attiene agli impegni presi nell'ambito degli accordi politicamente ambiziosi di Parigi sul clima, le temperature globali potrebbero comunque salire più di 5 °C entro il 2100 .

Tutti guardano a due lauree, ma per me è un sogno irrealizzabile, afferma Daniel Schrag, direttore dell'Harvard University Center for the Environment, che è stato uno dei massimi consiglieri del presidente Obama sui cambiamenti climatici. Temo che saremo fortunati a scappare in quattro e voglio assicurarmi che nessuno ne veda mai sei.

La differenza tra due e quattro gradi è un altro quarto di miliardo di persone senza un accesso affidabile all'acqua, più di cento milioni in più esposti alle inondazioni e un massiccio calo dei raccolti mondiali, secondo uno studio dal Committee on Climate Change, un gruppo scientifico con sede a Londra istituito per fornire consulenza al governo del Regno Unito (vedi sotto).

Senza un qualche tipo di azione drastica, il cambiamento climatico potrebbe uccidere circa mezzo milione di persone all'anno entro la metà di questo secolo.

L'idea che potremmo contrastare questi pericoli riprogettando il clima stesso, tecniche note collettivamente come geoingegneria, iniziò a emergere dai margini scientifici circa un decennio fa (vedi The Geoengineering Gambit). Ora lo slancio dietro l'idea sta crescendo: proiezioni climatiche sempre più cupe hanno convinto un numero crescente di scienziati che è ora di iniziare a condurre esperimenti per scoprire cosa potrebbe funzionare. Inoltre, un impressionante elenco di istituzioni tra cui l'Università di Harvard, il Consiglio Carnegie , e il Università della California, Los Angeles , hanno recentemente avviato iniziative di ricerca.

Pochi scienziati seri sosterrebbero che dovremmo iniziare a implementare la geoingegneria in qualunque momento presto. Ma con il tempo che sta per scadere, è imperativo esplorare qualsiasi opzione che possa riportare il mondo sull'orlo della catastrofe, afferma Jane Long, ex direttrice associata del Lawrence Livermore National Laboratory. Non so davvero quale sia la risposta, dice. Ma credo che dobbiamo continuare a dire qual è la verità, e la verità è che potremmo averne bisogno.

Sogni di polvere

Mitchell lavora in un piccolo ufficio quadrato all'ultimo piano del Desert Research Institute. Pile di articoli scientifici affollano la sua scrivania; giornali e raccoglitori riempiono la sua libreria. Immagini ravvicinate di delicati cristalli di ghiaccio pendono dalle puntine da disegno sulla bacheca sopra il monitor del suo computer.

Nella primavera del 2005, durante un anno sabbatico presso il National Center for Atmospheric Research di Boulder, in Colorado, Mitchell iniziò a esplorare come le dimensioni dei cristalli di ghiaccio influenzino i cirri e il sistema climatico. Lui e i suoi colleghi fondare che i cristalli più grandi, del tipo che tendono a formarsi in presenza di particelle di polvere, producevano un numero minore e più sottile di cirri.

Quel punto è rimasto nel cervello di Mitchell. Una mattina, poco dopo essere tornato in Nevada, fece un sogno in cui quell'intuizione si trasformò in uno schema di ingegneria climatica. Si svegliò chiedendosi se l'aggiunta deliberata di polvere nelle aree in cui si formano queste nuvole avrebbe generato questi cristalli di ghiaccio più grandi, riducendo la copertura dei cirri e rilasciando più calore nello spazio.

280 milioni

più persone senza accesso ad acqua adeguata

120 milioni

più persone esposte a grandi inondazioni fluviali

12 milioni

più persone soggette a inondazioni costiere

24%

calo della produttività mondiale del mais

Sebbene avesse serie riserve sulla geoingegneria, decise di esplorare l'idea. Nel 2009, lui e un collega hanno pubblicato a carta suggerendo che la semina di cirri con minuscole particelle di tri-ioduro di bismuto, un composto inorganico che può scomporsi nella necessaria dimensione sub-micrometrica, potrebbe sostanzialmente compensare il cambiamento climatico. Più recentemente, Mitchell ha stimato che ci vorrebbero circa 160 tonnellate di materiale all'anno per seminare nuvole nelle aree che ha in mente, a un costo di circa 6 milioni di dollari.

8%

calo dei raccolti di grano primaverile

3. 4%

delle specie vegetali perdono metà del loro habitat adatto

ventuno%

delle specie di mammiferi perdono il loro habitat

Non tutti sono d'accordo che la proposta funzionerebbe. Un documento del 2013 in Scienza , guidato dallo scienziato atmosferico del MIT Dan Cziczo, ha concluso che la formazione di cristalli di ghiaccio attorno alla polvere, nota come nucleazione eterogenea del ghiaccio, è già il meccanismo dominante che crea i cirri. Ciò potrebbe significare che l'aggiunta di più polvere, a conti fatti, creerebbe nuvole più spesse che intrappolano più calore. Il problema più grande con l'idea, sostiene Cziczo, è che le nuvole sono la parte meno compresa del sistema climatico. Non abbiamo una conoscenza quasi sufficiente della microfisica delle nubi, o misurazioni sufficientemente accurate, per manipolare con precisione il clima in questo modo, dice.

Ma la ricerca più recente di Mitchell, basata sulle osservazioni delle concentrazioni di cristalli di ghiaccio dal satellite Calipso della NASA, lo ha ulteriormente convinto che il seeding delle nuvole potrebbe funzionare, purché sia ​​fatto in regioni in cui i cirri si formano principalmente senza particelle di polvere. Sul monitor del suo ufficio, Mitchell tira su una pagina di mappe da un documento che ha presentato al National Center for Atmospheric Research alla fine di febbraio. I punti blu navy e azzurri, che rappresentano le nuvole eterogenee di Cziczo, dominano le medie latitudini, coprendo gran parte del Sud America e dell'Africa. Ma le latitudini più elevate sono ricoperte da punti rossi, gialli, arancioni e verdi che indicano il tipo di nuvole che Mitchell ha in mente.

Le immagini satellitari suggeriscono che in condizioni molto fredde e umide, verso i poli e in particolare durante l'inverno, si possono formare da soli, spontaneamente, senza polvere minuscoli cristalli di ghiaccio. Ciò suggerisce che il cloud seeding potrebbe funzionare, se mirato a quelle aree durante quei mesi. Mitchell pensa persino di aver trovato un modo per convincere la natura a condurre un esperimento sul campo per testare la sua teoria. Durante la primavera e l'inverno, forti venti provocano regolarmente grandi tempeste di sabbia nei deserti della Mongolia e nella parte occidentale della Cina. Le particelle fini soffiano attraverso il Pacifico e si imbattono in un'onda atmosferica che rotola sulle Montagne Rocciose.

Se Mitchell ha ragione, la polvere dovrebbe promuovere cirri più sottili in un'area in cui il tipo più spesso tende altrimenti a dominare. Non c'era modo di osservare correttamente questo fenomeno, fino alla fine dell'anno scorso, quando la National Oceanic and Atmospheric Administration ha lanciato un satellite dotato di alcune delle più potenti tecnologie di imaging mai lanciate nello spazio, oltre a sensori in grado di misurare le temperature delle nuvole . Il satellite dovrebbe essere in grado di catturare esattamente ciò che accade mentre la polvere cavalca sulle Montagne Rocciose, rilevando i sottili cambiamenti in atto nella microfisica delle nubi.

Mitchell ha presentato una proposta di ricerca alla NOAA l'anno scorso, chiedendo all'agenzia di utilizzare il satellite per effettuare tali osservazioni. Sa che è una scommessa lunga, in particolare alla luce degli sforzi dell'amministrazione Trump per tagliare i fondi per la scienza del clima. Ma se la NOAA è d'accordo, il test potrebbe dare peso alla sua teoria o, ovviamente, contraddirla.

Un altro esperimento di geoingegneria all'aperto dovrebbe avvenire ancora prima.

Entro il prossimo anno, i professori di Harvard David Keith e Frank Keutsch sperano di lanciare un pallone ad alta quota da un sito a Tucson, in Arizona. Questo segnerà l'inizio di un progetto di ricerca per esplorare la fattibilità ei rischi di un approccio noto come gestione della radiazione solare. L'idea di base è che spruzzare materiali nella stratosfera potrebbe aiutare a riflettere più calore nello spazio, imitando un fenomeno di raffreddamento naturale che si verifica dopo che i vulcani hanno fatto esplodere nel cielo decine di milioni di tonnellate di anidride solforosa (vedi Un piano economico e facile per fermare il mondo riscaldamento).

Gli scienziati generalmente credono che la tecnica abbasserebbe le temperature, ma una domanda persistente è: cos'altro farà? In particolare, anche le eruzioni vulcaniche hanno avuto un impatto significativo andamento delle precipitazioni alterato in alcune aree ed è noto che l'anidride solforosa esaurisce lo strato protettivo di ozono.

Gli scenari più probabili per il clima su scale temporali più lunghe sono devastanti per le generazioni future, assolutamente devastanti.

Keith ha svolto un'ampia modellazione climatica per esplorare se altri materiali, tra cui allumina, polvere di diamante e carbonato di calcio, potrebbero avere un impatto neutro o addirittura positivo sull'ozono. Durante una conversazione nel suo ufficio ad Harvard, ha sottolineato che gli esperimenti non costituirebbero un test della geoingegneria stessa. Ma consentirebbero al suo gruppo di sottoporre i suoi modelli a dati del mondo reale, rivelando di più sulla fisica e chimica stratosferica rilevanti. La teoria da sola non ti dice cosa accadrà nell'atmosfera, dice Keith. Puoi ingannare te stesso se non esci e fai misurazioni dirette.

Keith ha già iniziato il lavoro di progettazione con la società di palloncini World View Enterprises, così come le discussioni sulla trasparenza e la supervisione appropriate per tali esperimenti all'aperto. I primi voli avrebbero testato il funzionamento di base del pallone, che sarebbe stato legato a una gondola dotata di eliche, spruzzatori e sensori. Ma alla fine l'esperimento comporterebbe il rilascio di un sottile pennacchio di materiali, probabilmente carbonato di calcio, nella stratosfera. Il pallone seguirebbe quindi quella scia al contrario, consentendo ai sensori di misurare quanto bene le particelle diffondono la luce solare, indipendentemente dal fatto che si uniscano o si disperdano, e come interagiscono con i precursori dell'ozono.

Incognite sconosciute

La geoingegneria su vasta scala comporterebbe inevitabilmente un certo livello di rischio. È probabile che ci troveremo di fronte a una terribile scelta tra accettare i chiari pericoli del cambiamento climatico e rischiare le incognite della geoingegneria. Alan Rock , professore di scienze ambientali alla Rutgers, ha pubblicato a elenco di 27 rischi e preoccupazioni sollevati dalla tecnologia, compreso il suo potenziale di impoverire lo strato di ozono e di diminuire le precipitazioni in Africa e in Asia.

In definitiva, Robock teme che la geoingegneria possa essere semplicemente troppo rischiosa per mai provarci. Non sappiamo cosa non sappiamo, dice. Dovremmo fidarci dell'unico pianeta noto per avere una vita intelligente in questo complicato sistema tecnico? Cziczo del MIT è più schietto. Sappiamo che il problema sono i gas serra, quindi la soluzione è eliminare i gas serra, dice. Non provi a fare qualcosa che non capiamo completamente.

Le riserve sulla ricerca di geoingegneria sono state esibite a pieno titolo alla fine di marzo quando dozzine di importanti scienziati del clima e delle scienze sociali si sono riuniti al Carnegie Endowment for International Peace a Washington, DC, per il Forum on US Solar Geoengineering Research. I relatori hanno evidenziato un lungo elenco di domande senza risposta, e forse senza risposta, sulla governance internazionale: chi può decidere quando premere il grilletto? Come determiniamo le temperature medie corrette quando le stesse influenzeranno nazioni diverse in modi notevolmente diversi? Una nazione può essere ritenuta responsabile degli effetti negativi del suo schema di geoingegneria sul clima di un altro paese? Questi strumenti potrebbero essere usati per attaccare deliberatamente una nazione vicina? E i conflitti su queste domande potrebbero sfociare in una guerra?

Non ho ancora sentito alcuna descrizione di un futuro mondo basato sulla geoingegneria solare che mi suoni qualcosa di diverso da distopico o altamente irrealistico, ha detto Rose Cairns, ricercatrice dell'Università del Sussex, che si è unita alla discussione mattutina dall'Inghilterra tramite Skype.

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Ma lo Schrag di Harvard ha sostenuto il contrario : che la versione più spaventosa del futuro potrebbe essere quella in cui la geoingegneria non viene mai sviluppata o implementata. Non credo che le persone capiscano cosa dobbiamo affrontare con il clima, ha detto. Gli scenari più probabili per il clima su scale temporali più lunghe sono devastanti per le generazioni future, assolutamente devastanti.

Mentre mostrava diapositive che evidenziavano la drammatica perdita di ghiaccio marino nell'Artico e nell'Antartico negli ultimi mesi, Schrag ha sottolineato che il cambiamento climatico sta già causando impatti visibili più velocemente di quanto ci si aspettasse. Ha aggiunto che è difficile prevedere uno scenario in cui possiamo ridurre i livelli di gas serra abbastanza velocemente da evitare pericoli molto peggiori: è probabile che la quantità che abbiamo già rilasciato bloccherà un altro grado di riscaldamento anche se fermiamo le emissioni domani, ha affermato .

Per lui, queste dure realtà significano che dobbiamo cercare di rispondere alle difficili domande poste dalla geoingegneria. È ancora, in ogni caso che ho visto, migliore dell'alternativa di lasciare semplicemente il clima caldo, ha detto. Data la traiettoria del mondo e la difficoltà di ridurre le emissioni, questo è qualcosa che dobbiamo davvero capire.

Il potere della paura

Mitchell si è opposto alla geoingegneria per la maggior parte della sua carriera. L'idea che l'umanità dovesse armeggiare con il sistema climatico finemente sintonizzato lo colpì come incredibilmente arrogante. Ma come altri ricercatori che hanno trascorso decenni a fissare proiezioni sempre più spaventose mentre il mondo ignorava gli avvertimenti più forti che gli scienziati conoscessero, ha cambiato con riluttanza la sua opinione.

Potrebbero volerci decenni per imparare quali metodi di geoingegneria potrebbero funzionare, se gli effetti collaterali ambientali possono essere ridotti al minimo e se alla fine è troppo pericoloso provarlo. Più a lungo aspettiamo per iniziare una ricerca seria, maggiore è il rischio di distribuire uno strumento non sicuro di fronte a improvvisi shock climatici o di non averne uno in mano quando ne abbiamo bisogno. E nessuno sa davvero quando potrebbe essere.

Dice Mitchell, La necessità di ingegneria climatica potrebbe arrivare più velocemente di quanto pensiamo.

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