Někteří klimatologové tvrdí, že globální oteplování postupuje rychleji, než se původně předpokládalo, přestože dřívější katastrofické scénáře směrované ke konci 20. století, nebo i do dvou uplynulých dekád 21. století, které již máme za sebou, se nenaplnily.
Omezování emisí skleníkových plynů na straně lidské civilizace je pro řadu zemí jen nezávazná deklarace. Zainteresovaní vědci proto zkoumají i záložní řešení ve stylu globálního geo-inženýrství, ovšem většinou zcela bez znalosti možných důsledků. Nová studie zveřejněná v Geophysical Research Letters se zaměřila na vypouštění speciálních částic do stratosféry – vyšší vrstvy atmosféry ve výšce kolem 20 až 50 kilometrů. Tyto částice by mohly odrážet část slunečního záření zpět do vesmíru a tím ochlazovat planetu.
Hledání ideální částice
Dosud se nejvíce uvažovalo o vypouštění oxidu siřičitého, který se v atmosféře přeměňuje na drobné kapičky kyseliny sírové. Tento přístup napodobuje přírodní proces, ke kterému dochází při velkých sopečných erupcích. Má však několik významných nevýhod – především vede k nežádoucímu ohřívání stratosféry a může narušovat ozonovou vrstvu.
Mezinárodní tým vědců pod patronací Švýcarského technologického institutu v Curychu proto zkoumal alternativní materiály. Testovali šest různých látek. Výsledky ukázaly, že zejména diamantové částice o velikosti 150 nanometrů (pro představu asi tisíckrát menší než průměr lidského vlasu) by mohly být výrazně účinnější než oxid siřičitý.
Když vědci začali zkoumat alternativy k oxidu siřičitému, museli řešit složitý hlavolam. Částice musí být dostatečně malé, aby zůstaly ve stratosféře co nejdéle, ale zároveň dost velké na to, aby účinně odrážely sluneční záření. Je to jako balancovat na tenkém laně – příliš malé částice se snadno shlukují do větších celků, příliš velké zase rychle padají zpět k Zemi.
„Zdvojnásobení počtu primárních částic v jednom shluku zvyšuje rychlost usazování přibližně o 10 % a účinnost zpětného odrazu na jednotku hmotnosti stratosférického aerosolu klesá o více než 50 %,“ vysvětlují vědci ve studii důsledky shlukování částic.
Matematické modely ukázaly, že optimální velikost pro diamantové částice je kolem 150 nanometrů. V této velikosti dokážou nejlépe kombinovat dlouhou životnost ve stratosféře s maximální schopností odrážet sluneční záření.
Překvapivé výsledky testů
Výzkumný tým pomocí počítačových simulací porovnal oxid hlinitý (známý jako korund), uhličitan vápenatý (vápenec), karbid křemíku, dvě formy oxidu titaničitého a diamanty. Každý materiál byl testován při stejných modelových podmínkách – vstřikování 5 milionů tun ročně do tropické stratosféry.
Výsledky předčily očekávání. Zatímco oxid siřičitý způsoboval ohřátí stratosféry až o 2,4 stupně Celsia na každý watt odraženého slunečního záření, u diamantových částic to bylo pouhých 0,47 stupně. To znamená výrazně menší narušení atmosférických procesů a nižší riziko nežádoucích vedlejších účinků.
Praktické výzvy realizace
I když je myšlenka diamantového štítu proti globálnímu oteplování lákavá, její realizace naráží na několik praktických překážek. První je samotná výroba dostatečného množství přesně definovaných nanočástic. Druhou výzvou je jejich doprava do stratosféry a rovnoměrné rozptýlení.
Vědci zvažují využití speciálně upravených letadel, která by létala ve výšce kolem 20 kilometrů. Musela by však být schopna vypouštět částice tak, aby se minimalizovalo jejich shlukování. To vyžaduje další technologický vývoj a testování.
Přestože běžná dopravní letadla létají do 10 až 12 kilometrů, představme si, že bude k dispozici upravené letadlo. Kolik uveze? Řekněme 10 tun. Takže: Na vynesení předpokládaných 5 milionů tun by bylo potřeba 500 000 letů ročně, tedy asi 1 370 letů denně, což je přibližně 57 letů každou hodinu. Jde tedy o docela grandiózní projekt s docela slušnou uhlíkovou stopou, ale to vědci asi neřešili.
I zmíněný problém produkce potřebných částic je zásadní: 5 milionů tun diamantového prachu je 200 tisíckrát víc než současná celosvětová roční produkce přírodních i syntetických diamantů dohromady.
Myšlenka aktivního zásahu do klimatického systému Země navíc vyvolává i řadu etických a politických otázek: Kdo by měl mít právo o takovém zásahu rozhodovat? Jak zajistit, aby případné vedlejší účinky nepoškodily některé regiony více než jiné? Co když se různé země nebudou schopny dohodnout na společném postupu?
„Klimatické intervence prostřednictvím stratosférické injektáže aerosolů mohou způsobit vedlejší účinky na životní prostředí a vyvolávají různé etické otázky, které je třeba posoudit pro lepší vědecký základ možných rizik a přínosů,“ upozorňují autoři studie.
I když výzkum ukazuje slibné výsledky, vědci zdůrazňují, že injektáž částic do stratosféry by měla být považována pouze za krajní řešení. (Osobně jsem si přidal zcela jiný přívlastek než „krajní“.)
Klima v kontextu historie Země
Když hovoříme o změnách klimatu, je důležité připomenout, že Země během své 4,5 miliardy let dlouhé historie zažila mnohem teplejší období než dnes. Většinu času byla na naší planetě vyšší průměrná teplota a také vyšší koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře.
Současné obavy z globálního oteplování nejsou spojené ani tak s absolutní teplotou, jako spíše s rychlostí změn, které mohou překonat adaptační schopnosti ekosystémů a lidské civilizace.
Dnešní lidská společnost, její infrastruktura a zemědělství jsou přizpůsobeny relativně stabilnímu klimatu posledních tisíců let. Rychlá změna těchto podmínek by mohla způsobit významné společenské a ekonomické problémy, i když by výsledná teplota byla z geologického hlediska normální.