فاجعه در کمین است: تغییرات سریع جوی و مهندسی آب و هوا

چند وقتی می شد که استرس امان خواب را از من نگرفته بود تا این که در آخرین روز های بهار امسال، باز هم توفیق اجباریِ گذراندن چند شب پرکار نصیبم شد. بعد از صبح کردن یکی از سخت‌ترینِ این شب ها، در حالی که در افق نه‌چندان مسطح شهر، پیشانی غبارگرفته خورشید دیده می‌شد؛ ذهنم که نسبت به خستگی اش هنوز بیش از اندازه فعال بود، نمی توانست دربرابر مرور آمار و ارقام حیرت‌آور فعالیت های خورشید مقاومت کند.

تبدیل ۶۰۰ میلیون تن هیدروژن به ۵۹۶ میلیون تن هلیوم و تبدیل ۴ میلیون تن باقی مانده به انرژی در هر ثانیه، حقیقتی نیست که تکرار کردن آن به این زودی ها شما را خسته کند. به ویژه وقتی بدانید سهم زمین در هر ثانیه فقط  حدود ۱.۶ کیلوگرم از هیدروژنی‌ است که طبق رابطه معروف اینشتن E=mc² به انرژی تبدیل می شود. خورشیدی که با کم کردن تقریبا ۱۳۸ تن از جرمش در شبانه روز، ۳.۵ میلیارد سال است که حیات زمین را پشتیبانی می کند، در آن لحظات دوست داشتنی ترین جسمی بود که در افق دید داشتم.

خورشید ۴.۶ میلیارد سال عمر دارد و تا ۵ الی ۶ میلیارد سال دیگر هم می تواند به سوزاندن هیدروژن ادامه دهد. بعد از آن، هسته خورشید سوخت (هیدروژن) کافی برای ادامه همجوشی هسته ای نخواهد داشت. در این شرایط لایه های بیرونی ستاره گرمتر شده و تبدیل به نیروگاه هسته ای جدیدش می شوند. به این ترتیب خورشید از مرگ گریخته و به زندگی ادامه خواهد داد. برای سیاره های اطراف، اینگونه رستاخیز ها از مرگ ستاره هم شوم تر هستند. چرا که خورشیدِ پیر ما بیشتر و بیشتر منبسط شده و ممکن است تا مدار زهره یا حتی زمین هم پیشروی کند. در این حالت خورشید تبدیل به یک «غول سرخ» می شود.

اما واقعا دلیلی ندارد که کسی نگران مرگ خورشید باشد. چرا که مدت ها قبل از آن، زمین دست به خودکشی می زند. بیشتر سیاره های سنگی در هنگام تولد، پذیرای آب هم هستند اما بر حسب فاصله‌شان از خورشید یا آن را از دست می دهند یا یخ می زنند. زمین در فاصله ای از خورشید به نام «محدوده حیاتی» یا «محدوده گلدیاک» قرار گرفته. سیاره هایی که در این محدوده قرار دارند، می توانند مایه حیات را مایع نگه دارند. قبلا تصور می شد که زمین در وسط محدوده گلدیاک است اما یافته ها نشان می دهند که زمین به لبه داخلی این محدوده نزدیک است. با ادامه روند نزدیک شدن به خورشید تا ۱.۷ میلیارد سال دیگر، زمین یک سیاره مرده خواهد بود.

صبر کنید! برای موجودات پرسلولی پایان زودتر از اینها فرا می رسد. نکته ای که معمولا در این آخرالزمان یابی ها در نظر گرفته نمی شود، روشن‌تر و گرم‌تر شدن خورشید است. در ۵۰۰ میلیون سال آینده روشنایی خورشید تا ۱۰ درصد بیشتر خواهد شد. نتیجه؟ دسته ای از باکتری ها که «ترموفیل» یا «گرمادوست» نام دارند، قادرند در دما های بالا (مثلا آب جوش) به زندگی ادامه دهند. اینک به تنها بازماندگان حیات سلام کنید.

بد نیست قبل از خوش‌بینی نسبت به میلیون سال های آینده، نگاهی به حدود ۷۰ هزارسال پیش بیاندازیم. زمانی که فوران عظیم آتشفشانی در اندونزی با آزاد کردن بیش از ۲۰۰۰ کیلومتر مکعب خاکستر، سدی در برابر نور خورشید ساخت و دمای زمین را حدود ۴ درجه پایین آورد. این تغییر دما برای اجداد ما فاجعه بار بود. جمعیت اجداد انسان در آن زمان تنها حدود ده هزار نفر تخمین زده می شود. هرچند کشمکش های علمی سر جزئیات این موضوع هنوز فروکش نکرده اند، دوره های تغییرات دما در ۵۰۰ میلیون سال گذشته (که بیشتر به سوی خنک شدن بوده اند) به انقراضات جمعی عظیمی دامن زده اند.

پس عادلانه است اگر بگوییم: پایان از آن چه فکر می کنید، به شما نزدیک تر است.

در ادامه با دیجیاتو همراه باشید.

هم‌اکنون بزرگترین تهدید برعلیه بقای انسان و بسیاری از گونه های زنده، اثرگلخانه ای و پیامد مهم آن یعنی تغییرات جوی است. تا پایان قرن بیست و یکم، دمای متوسط زمین حدود ۴ درجه سانتیگراد بالاتر خواهد رفت. این یعنی فرزندان ما در ۲۱۰۰ احتمالا شاهد آغاز پدیده ای به نام «اثر رطوبت گلخانه ای» یا Moist Greenhouse Effect خواهند بود. 

گرمای هوا تبخیر آب اقیانوس ها را افزایش می دهد و از آنجا که بخار آب خود یک گاز گلخانه ای است، افزایش رطوبت جو به تشدید اثر گلخانه ای و گرمتر شدن زمین دامن می زند. گزارشاتی از هیئت بین‌المللی تغییرات جوی احتمال ۳۰ درصدی برای افزایش دمای حدود ۶ درجه تا پایان ۲۱۰۰ قائل می شوند و بدبینانه ترین آنها (از هاروارد) ۱٪ احتمال افزایش دما تا ۱۲ درجه را می دهد. افزایش ۱۲ درجه ای دما می تواند اکثر نواحی زمین را برای انسان غیرقابل سکونت کند. ناگفته نماند که بعضی دانشمندان عنوان می نمایند زمین قبلا دوره های ۱۰ تا ۱۵ درجه گرم تر از این را هم پشت سر گذاشته اما شواهدی از اثرات فاجعه بار رطوبت گلخانه ای دیده نمی شود. در عین حال نباید فراموش کرد که با گذشت زمان، خورشید روشنتر و زمین به خورشید نزدیک تر شده است.

با فرض همان افزایش ۴ درجه ای دما تا پایان ۲۱۰۰، اگر اقتصاد همچنان به سوخت های فسیلی متکی بماند، تا ۲۳۰۰ یا شاید کمی دیرتر، پدیده رطوبت گلخانه ای وارد فاز فاجعه‌باری خواهد شد. در آن صورت تنها راه مقابله با این پدیده استفاده از مهندسی آب و هوا یا Climate Engineering در مقیاس جهانی خواهد بود.

انقراض ما، حداقل تا پایان قرن ۲۱م محتمل نیست. در واقع اگر سرانجام اقدامات جدی علیه تغییرات جوی انجام شود، شاید به این زودی ها با شرایط فاجعه بار مواجه نشویم. اما این خیال کسی را راحت نمی کند. فرض نمایید هاروارد احتمال بدبینانه یک درصدی اش را، به جای غیرقابل سکونت شدن زمین در مورد سقوط هواپیما ها مطرح می کرد. در آن صورت باید هر روز منتظر سقوط ۲۰۰۰ هواپیما می شدیم. در چنین شرایطی، اگر کل صنعت هواپیمایی تعطیل نمی گشت، حداقل کسی با خیال راحت در هواپیما نمی نشست. این موضوع را بگذارید در کنار آسوده‌خاطر بودن انسان ها درمورد تغییرات جوی! کنایه آمیز نیست؟

چه باید کرد؟

بهترین، موثرترین و کم‌خطر ترین راه برای مقابله با تغییرات جوی، کم کردن انتشار گاز های گلخانه ای، به ویژه دی‌اکسید کربن است. تولید برق، حمل و نقل و فعالیت های صنعتی، منابع انتشار تقریبا ۸۰ درصد گاز های گلخانه ای ایالات متحده هستند. اگر از صنایع چشم پوشی کنیم، با جایگزین کردن سوخت های فسیلی با سوخت های پاک و استفاده از منابع تجدید پذیر برای تولید الکتریسیته، می توانیم تا مرز ۶۰ درصد از انتشار گاز های گلخانه ای بکاهیم. مشکل اینجاست که قضیه به این سادگی نیست.

استفاده از منابع تجدید پذیر، هزینه های زیادی را برای یک کشور در پی خواهد داشت. در مقابل سود کم شدن انتشار کربن، بیشتر به کشور های دیگر می رسد. عاملی به نام «رئالیسم سیاسی» باعث می شود کشور ها حاضر نشوند برای سود رساندن به جهان از خودگذشتگی انجام دهند. بنابراین تا زمانی که مهمترین تولیدکنندگان گاز های گلخانه ای، یعنی چین، آمریکا، اتحادیه اروپا، هند، روسیه، ژاپن و کانادا، همگی جدیت خود را در روی آوردن به سمت انرژی های پاک نشان ندهند، نباید انتظار تغییر قابل توجهی را داشت.

در مورد این که چقدر دیگر باید منتظر دیدن نشانه ای از افزایش جدیت نسبت به این موضوع باشیم، همین بس که بدانیم دنیا ده سال را سر دنبال کردن ایده ی نه‌چندان پرفایده ای به نام «زغال‌سنگ پاک» از دست داد. در حال حاضر ۴۰٪ برق جهان با زغال‌سنگ تامین می شود.

نتیجه همه این مسائل را می توان در گزارشی که آکادمی ملی علوم ایالات متحده در بهمن ماه ۹۳ منتشر کرد، دید. در این گزارش،‌ توصیه خطرناکی شده: بهتر است دانشمندان آزمایش روی تکنیک های «مهندسی آب و هوا» را در مقیاس کوچک شروع کنند.

مهندسی آب و هوا

تغییرات سریع جوی و کند بودن اقدامات انجام شده برای کاهش انتشار کربن، باعث شده دانشمندان به فکر انجام مداخله در وضعیت جوی، آن هم در سطح جهانی بیافتند. این مداخلات (تکنیک های مهندسی آب و هوا)، تولید گاز های گلخانه ای را کاهش نمی دهند. بلکه سعی می کنند از روش های دیگری برای مبارزه با گرم شدن زمین استفاده کنند. تکنولوژی هایی که برای این کار پیشنهاد می شوند، از دید بیل‌گیتس، که در هاروارد برای تحقیق روی آن ها سرمایه گذاری کرده، پتانسیل های عظیمی دارند. اما بسیاری از دانشمندان مهندسی آب و هوا را «ایده بدی» میدانند که زمان اجرای آن فرا رسیده.

در این میان چرا باید آکادمی علوم، پیشنهاد آزمایش روی یک ایده «بد» را بدهد؟ دانشمندان نگران هستند که کندی اقدامات نهایتا ما را در مقابله با تغییرات جوی با شرایط نسبتا اضطراری مواجه کنند. در این شرایط احتمال می رود کشور، یا کشور هایی به فکر استفاده از مهندسی آب و هوا بیافتند. این اقدام ممکن است الگو های بارش و خشکی را در بسیاری از نواحی تغییر دهد و همین مسئله زمینه بروز اختلافات شدید اقتصادی یا حتی سیاسی شود. ایده این است که با انجام آزمایشات فراوان، در روزِ‌ مبادا اطلاعات خوبی از چگونگی انجام مداخلات و کم کردن عوارض جانبی آن ها داشته باشیم.

ایده های مهم مهندسی آب و هوا

لباس های سفید برای روز های آفتابی مناسب تر هستند. این اصل ساده، اساس ارزان ترین و سریع ترین روش پایین آوردن دمای زمین است. این ایده که «تغییر سپیدایی» یا Albdo Modification نامیده می شود، با افزایش بازتاب نور جو، دمای سیاره را پایین می آورد. برای این کار می توان از انتشار ایروسولِ «سولفور دی‌اکسید» در استراتوسفر یا افزایش بازتابندگی ابر ها استفاده کرد.

استفاده از تغییر سپیدایی در تمام سیاره، می تواند مشکلات جدی ایجاد کند. این روش دی اکسید کربن را آتش زیر خاکستر می کند. علاوه بر این که اثرات این روش روی چرخه های زندگی کاملا مشخص نیست، تغییر در وضعیت باران ممکن است مناطق خشک را خوشحال و مناطق بارانی را غرق کند! بدترین چیز این که اگر برنامه ها طبق نقشه پیش نروند، راه برگشتی وجود نخواهد داشت. به محض این که انتشار ایروسول متوقف شود، دی اکسید کربن جمع شده در جو وضعیت را به مراتب بدتر خواهد کرد.

ریموند پیریهامبرت، استاد ژئوفیزیک دانشگاه شیکاگو عقیده دارد: «نباید با تغییر سپیدایی به عنوان یک جایگزین ارزان برای کاهش انتشار کربن نگاه کرد. بلکه این روش باید انتخاب سوم، چهارم یا پنجم ما باشد. جای این راهکار در آخر لیست کار هایی‌ است که می توانید انجام دهید. من استفاده از تغییر سپیدایی را مثل خوردن مسکن برای درمان سرطان می دانم.»

گزارش آکادمی علوم هم استفاده از مهندسی آب و هوا به جای کاهش انتشار کربن را «کاری غیر منطقی و یک بی‌مسئولیتی» می داند. این گزارش همچنین اخطار می دهد، جلوه دادن این روش به عنوان یک راه مطمئن برای برخورد با تغییرات جوی، ممکن است بسیاری را که به درستی برای دستیابی به روش های کاهش انتشار کربن تلاش می کنند، سرخورده کند.

برخلاف تغییر سپیدایی، برخورد گزارش و دانشمندان، با روش هایی که سعی در جذب دی اکسید کربن از جو دارند، بهتر است. این روش ها عموما کم‌ریسک اما بسیار گران هستند. گزارش مذکور پیشنهاد می کند، تکنولوژی های جذب کربن در بسته پیشنهادی برای مبارزه با تغییرات جوی گنجانده شوند.

کن کالدیرا، بوم شناس استنفورد می گوید: «جدا کردن بحث تغییر سپیدایی از تکنولوژی های بازجذب کربن، به عنوان دو روشی که سود و زیان آن ها کاملا برعکس هم است، از مهمترین دست آورد های گزارش آکادمی علوم بود. نگرانی اصلی در مورد بازجذب کربن دی اکسید، هزینه تمام شده آن است. باید در راه ارزان تر کردن این شیوه تلاش کرد و نکته اصلی این گزارش همین است. اما در مورد تغییر سپیدایی، بحث پیرامون ریسک هاست. بیشتر روش های مطرح شده تقریبا ارزان هستند ولی مسئله انتخاب بد از میان بدتر هاست. اگر قرار باشد که این راهکار ها بتوانند تغییر جوی را متوقف کنند، بهتر است از همین حالا آزمایش شوند تا بعدا در شرایط اضطراری، مجبور نشویم با عجله تصمیم گیری کنیم.»

جاده ی پیش رو:

انسانیت با شتاب به گرم کردن سیاره اش ادامه می دهد. طبق آخرین گزارش هیئت بین‌المللی تغییرات جوی، برای جلوگیری از افزایش ۴ درجه ای دما تا ۲۱۰۰، استفاده از تکنولوژی های باز جذب دی اکسید کربن لازم است.

سال ۲۰۰۹ بود که یک اقیانوس‌ شناس و تیمش سوار بر کشتی Polarstern به اقیانوس منجمد جنوبی سفر کردند. آن ها یک جریان گردابی کوچک را انتخاب نمودند و محلولی شامل آهن و مواد مغذی، که رشد آنی پلانکتون ها را تحریک می کرد به داخل آن ریختند. پلاکتون های فتوسنتز کننده به طور فزاینده ای زیاد می شدند و کربن دی اکسید بیشتری را از هوا می ربودند. با تمام شدن ذخیره آهن و مواد مغذی، پلاکتون ها مردند و کربن را هم در اجساد کوچکشان در اعماق دریا دفن کردند. اگر چنین روشی در سطح جهانی انجام شود، می توان سالانه تا ۱ میلیارد تن گاز گلخانه ای را در اقیانوس ها دفن کرد.

این گونه آزمایش ها از چشم فعالان محیط زیست پنهان نمی مانند. نگرانی هایی که در مورد صدمه زدن این آزمایشات به چرخه غذایی، یا اثرات جانبی پیش‌بینی نشده آن ها مطرح است، کار را برای برگزارکنندگان شان بسیار دشوار می کنند. در مورد راهکار بالا، تیم پس از این که سوژه چنین نگرانی ها قرار گرفتند، از ادامه آزمایش منصرف شدند.

کمتر کسی است که دغدغه های فعالان محیط زیست را بی‌مورد تلقی کند. اما با توجه به توصیه هایی که از سوی منابع معتبر علمی به انجام اینگونه آزمایشات در مقیاس کوچک شده است، شاید بهتر باشد از سد حساسیت های اغراق شده در این مورد بگذریم. چرا که تنها یک راه برای مطالعه واقعی روی ایده های مهندسی آب و هوا وجود دارد: امتحان آن ها. اما به نظر می رسد این گونه تست ها تبدیل به تابو شده اند. در سال ۲۰۱۱، وقتی گروهی از محققان انگلیسی می خواستند برای مطالعه خود چیزی در حدود چند وانِ  آب را به آسمان اسپری کنند، خود را مقابل دادخواست اعتراضی دیدند که از سوی ۷۰ نهاد محیط زیستی در سراسر جهان امضا شده بود. نتیجه مسلما عقب نشینی بود.

این در حالی است که آزمایشاتی با مقیاس کوچک، نمی توانند تاثیر بلند مدتی روی وضعیت جوی بگذارند. پلانکتون های آقای اقیانوس شناس به سرعت محو شدند. در سال ۱۹۹۱ آتشفشان فعالی به نام پیناتوبو (در فیلیپین)، دومین فوران بزرگ قرن بیستم را انجام داد. ۱۰ میلیارد تن ماده مذاب و ۲۰ میلیون تن گوگرد دی اکسید (ماده ای که می تواند سپیدایی زمین را تغییر دهد) به جو آزاد شد. ارتفاع این آتشفشان پس از فوران ۳۰۰ متر کاهش پیدا کرد! اما حتی چنین فورانی هم اثرات جوی طولانی مدت نداشت.

طی سال ۲۰۱۲، یک سرمایه‌گذار مستقل به نام Russ George با ایده بازیابی شیلات ماهی سالمون، مقدار زیادی آهن را از کشتی به دریا سرازیر کرد. این ها آزمایشاتی هستند که فعالان محیط زیست باید جلویشان قد علم کنند.

اگر سرانجام کشور ها تصمیم بگیرند برای مقابله با مشکلات جوی از مهندسی آب و هوا استفاده کنند، ریسک کار به طرز قابل توجهی بالاست. ایده ای مثل ایجاد آتشفشان های مصنوعی (آزاد کردن سولفور دی اکسید) در سراسر دنیا احتمال نابودی اوزورن را در پی دارد. دقیقا به همین خاطر است که ما «حالا» باید دست به آزمایش بزنیم.