Unglaubliche Technologie: Wie entwirft man das Klima

Anmerkung der Redaktion: In dieser wöchentlichen, LiveScience erforscht wie Technologie treibt wissenschaftliche Erforschung und Entdeckung.

Treibhausgase sind Erwärmung des Planeten, spornen viele Kontroversen darüber, ob – und wie – zu stoppen, Kohlendioxid in die Atmosphäre Pumpen. Aber einige Wissenschaftler sind auf der Suche nach einer anderen Wahl, man sie oft sehen, wie eine Notbremse: Geo-Engineering.

Die Idee hinter Geoengineering ist zur Bekämpfung der vom Menschen verursachten Klimawandel vom Menschen geschaffenen Lösungen, meist mit Möglichkeiten, Kohlenstoff aus der Atmosphäre ziehen oder die Strahlen der Sonne abzulenken, so hat das Kohlendioxid weniger Wärme zu fangen. Die Ideen sind weitgehend ungetestet und höchst umstritten. Sie beinhalten auch Bekämpfung der große technologischen Herausforderungen, von die einige möglicherweise zu groß, zu überwinden.

"Es gibt keinen Sinn, so zu tun, dass es die Technologie, die geht auf die Welt zu retten, wenn es völlig unmöglich, entpuppen könnte", sagte Hugh Hunt, Senior Lecturer an der Universität Cambridge, die Geo-Engineering erforscht. [7 wilde Wetter Kontrolle Ideen]

Unter den Tech sind Herausforderungen und Lösungen untersuchten Materialien widerstehen starken atmosphärischen Winde, self-powered Schiffe, die die Meere zu segeln, während per Satellit gesteuert wird und sogar weltraumgestützte solar Schilde, die wie Sonnenschirme für den Planeten handeln würde.

Klima-Herausforderungen

Aus technologischer Sicht ist das auffälligste Geoengineering-Schema weltraumgestützte. Von kleinen, reflektierenden Raumschiff in den Orbit schießen, konnte Menschen theoretisch die Sonne Wärme zurück in den Weltraum spiegeln. (Ein weiterer den letzten Vorschlag würde Asteroiden Staub, um Erde von der Sonne zu schützen verwenden.)

Diese orbitale Schilde würde Klimawandel, erleichtern, weil Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen der ganzen Welt Aufwärmen durch Abfangen Wärme in der Atmosphäre. Wenn weniger Wärme an erster Stelle dringt, gäbe es weniger zu fangen.

Raum-basierte Systeme sind jedoch am seltensten, umgesetzt werden, sagte Ken Caldeira, Klimaforscher an der Carnegie Institution for Science an der Stanford University. Nur um die Rate der Anstieg der Treibhausgase in der Atmosphäre zu kompensieren, müssten Sie etwas bauen, wie ein Quadratkilometer oder 0,4 Quadrat-Meilen, der Sat-Bereich jede halbe Stunde oder so, sagte Caldeira LiveScience.

"Die technischen Herausforderungen sind so gewaltig, es vom Tisch für das Jahrhundert setzen", sagte er. [7 Ideen zur Geoengineer unseres Planeten]

Etwas weniger dramatisch und mehr machbar, sind Systeme, die Aerosole oder winzige Partikel in der Atmosphäre hoch sprühen würde.

Diese Aerosol-Pläne basieren auf Natur. Vulkanausbrüche speien Schwefeldioxid-Gas hoch in die Atmosphäre, die mit Wasserdampf und Form Lichtreflektierende Partikel verbinden. Genau wie die theoretischen Raum Schilde kühlen diese Teilchen Erde.

Eine Vielzahl von Methoden könnte verwendet werden, um diese Aerosole in die Atmosphäre von sprühen sie aus Flugzeugen, ein Plan, der einen Ballon angebunden durch die Partikel in die Stratosphäre Pumpen 12,4 Meilen langen (20 km) Schlauch verwenden würden.

Jagen, wer arbeitet an einem Ballon-Aerosol-Forschungsprojekt bekannt als SPICE (Stratospheric Particle Injection für Climate Engineering) sagte, dass die größte Frage ist ob es möglich, genügend Partikel in die Stratosphäre über einen Ballon ausgeformte Schlauch einen Unterschied machen zu bekommen. Selbst wenn es ist, haben er und seine Kollegen tun, mit schwindelerregenden Herausforderungen. Die Atmosphäre ist eher ruhig 12 Meilen (20 km), Hunt sagte, aber vom Boden bis zu etwa 6 Meilen (10 km), ist es sehr turbulent. Der Ballon muss robust genug, um durch diese holprige Region auf Start- und Landesystem Reisen sein, und der Schlauch muss das drehen und wenden ständig Wind standhalten.

"Es ist ein bisschen wie eine Nabelschnur hinunter zu einem Tiefseetaucher,", sagte Hunt. "Das Wasser ist wirklich noch unten in der Tiefe, aber die Meeresoberfläche kann wirklich große Wellen haben."

Das Team sucht bei Verbundwerkstoffen wie Kevlar, um den Schlauch leicht und stark. Sie suchen auch Ingenieur einen Schlauch, die nicht kreisförmig, sondern flügelförmige und Aerodynamik, so dass es weniger Wind verfängt.

Weitere Herausforderungen sind Gebäude Pumpen um Aerosolpartikel 12 Meilen vertikal verschieben. Und die Forscher müssten in der Lage sein, die Bewegungen des Schlauches zu halten, aus dem Weg von Flugzeugen zu verfolgen – eine Herausforderung durch die Tatsache kompliziert, dass Heften auf GPS oder andere Geräte macht den Schlauch anfälliger für Turbulenzen. Glücklicherweise sagte Hunt haben Auflösung der Digitalkamera und Computer-Verarbeitung fortgeschritten bis zu dem Punkt wo Fotografie um den Schlauch zu verfolgen verwenden können, obwohl es praktisch unsichtbar für das bloße Auge aus kurzer Distanz entfernt werden.

Spuckt Meerwasser

Verschieben niedriger in der Atmosphäre, würde ein Vorschlag bedeuten, selbstfahrende Schiffe spuckt auf feinen Sprays von Meerwasser, marine Wolken zu erhellen. Diese Wolken bereits eine wichtige Rolle bei der Kühlung der Erde, sagte John Latham, einem atmosphärischen Wissenschaftler am National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado [Bilder: erstaunliche Wolken & wie zu lesen]

"sie spiegeln etwa die Hälfte des Sonnenlichtes, der auf ihnen landet," sagte Latham LiveScience. Wenn Sonnenlicht getroffen die Meeresoberfläche, nur etwa 10 Prozent widerspiegeln würde, sagte er.

Durch Ändern dieser natürlichen Spiegel mit sehr kleinen Tröpfchen mit einer hohen Fläche, konnten Forscher möglicherweise Ingenieur die Wolken, um 55 bis 60 Prozent des Sonnenlichts zurückschlagen, die trifft sie, Latham, sagte. Moderne Schiffe tun dies bereits in einem Ausmaß, wie der Feinstaub ablassen, wenn sie Kraftstoff Samen Wolken brennen, ihre Helligkeit erhöhen und sichtbare Spuren auf Satellitenbildern, wo Schiffe wurden, zu schaffen.

Anstelle von umweltschädlichen Brennstoffe, Samen Wolken, beinhaltet Latham Plan winzige Tröpfchen von gefilterten Meerwasser. Edinburgh University Forscher Stephen Salter entwickelte kleine Schiffe, die etwa 40 Fuß (12 m) lang, von Rotoren angetrieben vom Wind angetrieben wäre. Diese Flettner-Schiffe, benannt nach ihrer ursprüngliche Entwickler in den frühen 1900er Jahren, hätte Unterwasser-Turbinen der Strom benötigt, um Meerwasser in einem Spray zu verwandeln. Spezialisierte Filtration und Düsen würde sicherstellen, dass mikroskopische Meer Schmiere wie Plankton sich die Werke Marmelade nicht. Die Schiffe per Satellit gesteuert werden würde, sagte Latham.

Wenn vom heutigen Konzentrationen in der Atmosphäre Kohlendioxid verdoppelt – eine Situation, die meisten Klimaforscher Stimmen große Auswirkungen hätte – über 1.500 Meerwasser speiende Flettner Schiffe verteilt 150 Meilen (241 km) auseinander ausgleichen konnten die Erwärmung, Latham gesagt.

Die Ethik des Geo-Engineering

Es gibt andere Geoengineering-Vorschläge im Umlauf, einschließlich der Möglichkeit der Aussaat die Ozeane mit Eisen-Dünger aufgefordert Phytoplankton blüht, die wiederum Kohlenstoff aus der Atmosphäre und sinken auf den Grund des Meeres in Anspruch nehmen. Was alle diese Systeme haben gemein, aber, ist umstritten.

Auch die Wissenschaftler interessiert Geoengineering neigen dazu zu sagen, dass sie lieber nicht sehen ihre Ideen verwendet.

"Sie nur halten würde es tun, wenn es ein echter Notfall war und es keine andere Lösung gab,", sagte Hunt. "Aber ich Sorge, wir sind immer in der Nähe von dieser Situation."

Auch wenn die technischen Hürden überwunden werden können, könnten politische und ethische Fragen Geoengineering undurchführbar machen. Auch kleinere Tests des Geoengineering Pläne wäre schwierig zu regieren, sagte Alan Robock, Professor für Umweltwissenschaften an der Rutgers University.

"Es muss einige Einschränkungen auf, es zu tun, so dass es nicht einfach zu erweitern und auf eine Größe, die gefährlich sein würde," sagte Robock LiveScience. Darüber hinaus sagte er, sind kurzfristige Wetter und Klima so variabel, dass es schwer wäre, die Auswirkungen von Geoengineering Effekten aus dem größeren Hintergrund Wetter Hochs und Tiefs herauskitzeln.

Erschwert das Problem, würde ein Geoengineering-Test grenzender werden zum Sündenbock für alle Schlechtwetter auftreten, etwa zur gleichen Zeit sagte Robock. Auch wenn es keinen Grund gab zu behaupten, dass ein Test sagen, eine Dürre verursacht, würde Aufschrei der Öffentlichkeit enorm sein.

Dennoch sollten virtuelle Erprobung von Geo-Engineering mit Klimamodellen erfolgen Robock sagte, um Informationen über Vorteile und Risiken. Hunt, argumentiert auch, dass zu wenig Informationen über Geo-Engineering eine große Gefahr ist.

"Wenn Ihr Haus brennt, das ist nicht die Zeit, zu entwerfen ein Feuerwehrauto,", sagte Hunt. "Sie möchten denken die Feuerwehr bereits gebaut und entworfen und getestet, bevor Sie Ihr Haus in Flammen steht. Auch wenn die Erde entpuppt sich in ernsthaften Schwierigkeiten durch den Klimawandel, ist zu diesem Zeitpunkt nicht die Zeit zu beginnen, Klima-Engineering. "Es wäre zu spät dann."

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