Klimamanipulering
– verdt å forske på?
Jón Egill Kristjánsson
Institutt for Geofag, UiO
Klimamanipulering – grunnleggende
spørsmål
•
•
•
•
Hvorfor klimamanipulering?
Hva er klimamanipulering?
Kan klimamanipulering fungere?
Er forskning på klimamanipulering etisk
forsvarlig?
Temperature
increase
ºC
Global CO2-emissions
CO2-emissions per capita
80
70
2025 2050 2100
60
GtCO2
20
5
50
40
30
USA
20
15
4
10
1950
Kyoto-countries
2000
2050
CO2-concentration
2100
3
10
1 000
900
800
2
700
600
ppm
5
China
500
400
1
300
200
Other developing
1950
2000
2050
2100
100
1950
Source: Statistics Norway.
Fra: Bjart Holtsmark (Cicero)
PRE-INDUSTRIAL
2000
2050
2100 0
Hva skjer om metan slipper ut fra
tundraen i Sibir?
Selvforsterkende
mekanismer øker
klimaeffekten
mangfoldig
Utslipp fra
permafrost
Isaksen et al. (2011: GBC)
Forskjellige metoder for
klimamanipulering
Solar Radiation Management
Carbon Dioxide Removal
Lenton & Vaughan (2009: ACP)
Analogi: Global avkjøling på 0.5⁰C etter
Pinatubo-utbruddet i 1991
(Houghton, 2002)
Jordas energibalanse
S
• Stabilt klima: Inn  Ut  240Wm  1     Te4
4
2
• Dobling av [CO2]:“Ut” redusert med 3.7 W m-2
• Klimamanipulering: Redusere “Inn” med 3.7
W m-2, for å gjenopprette balansen
• a) redusere solarkonstanten S med 21 W m-2
• b) øke jordas albedo α med 1%-poeng
Klimamanipulering 1: Tilførsel av
sulfatpartikler til stratosfæren
• Tilførsel av SO2forløpergass til
stratosfæren =>
Oksidasjon, dannelse av
sulfatpartikler =>
Refleksjon av solstråling
=> Avkjøling av klimaet
Klimamanipulering: Sulfat i
stratosfæren
• Tilførsel av
sulfatpartikler (eller
forløpergasser: SO2) til
stratosfæren =>
Partiklene reflekterer
solstråling
• Det trengs ca. 5 Tg S pr
år, hvilket er lite i
forhold til dagens
menneskeskapte utslipp
(~60 Tg S pr år)
Robock et al. (2009: GRL)
Stratosfærisk klimamanipulering
”Simulert vulkanutbrudd”:
SO2 slippes ut homogent i 24-26 km høyde mellom 10°S og 10°N
=> Sky av sulfatpartikler som spres globalt
1 Tg S / yr
reff = 0.17 µm
2 Tg S / yr
reff = 0.17 µm
2 Tg S / yr
reff = 0.43 µm
Rasch et al. (2008: GRL)
Ulemper ved stratosfærisk
klimamanipulering
• Veldig store utslipp =>
Rask dannelse av store
partikler ved
koagulering => Faller ut
(‘gravitational settling’)
• Skader på ozonlaget
Heckendorn et al. (2009: ERL)
Klimamanipulering 2: Tilførsel av
sjøsaltpartikler til lave skyer
• Tilførsel av
sjøsaltpartikler til det
marine grenselaget =>
Flere, mindre skydråper
=> Skyene reflekterer
mer solstråling =>
Avkjøling av klimaet
Salter et al. (2008: PTRSA)
Endringer i skydråpestørrelse
Alterskjær, Kristjánsson, Seland (2012: ACP)
Strålingspådriv: - 4.8 W m-2
(jfr. +3.7 W m-2 for CO2-dobling)
Alterskjær, Kristjánsson, Seland (2012: ACP)
Klimamanipulering 3: Tilførsel av
jodpartikler til høye skyer
• Tilførsel av sølvjod (AgI)
/ bismutjod (BiI3) partikler til cirrus-skyer
=> Færre, større
iskrystaller => Skyene
blir tynnere =>
Emitterer mindre
varmestråling mot
bakken => Avkjøling av
klimaet
Simuleringer av cirrus-fortynning
Endring i bakketemperatur
Muri et al. (2013: in prep.)
Storelvmo et al. (2013: GRL)
EXPECT project 2014-2016 (0.9 M€)
External collaborators:
-T.Storelvmo (Yale)
- M.Lawrence (IASS Potsdam)
- A.Robock (Rutgers Univ.)
Leader:
J.E.Kristjánsson (UiO)
O.H.Otterå
(Bjerknes)
H.Muri
(UiO)
M.Schulz
(met.no)
Ø.Seland
(met.no)
J.Tjiputra
(Bjerknes)
J.E.Kristjánsson
(UiO)
Should scientific research on climate
engineering by encouraged?
• Argument against: ‘Moral hazard’; Attention will be
drawn away from emission reductions
• Counterargument: Only we, scientists, can do this kind
of research in the neutral, objective manner that is
needed
• Argument against: ‘Slippery slope’; before we know it
our results will be used in a manner that we have not
foreseen or recommended
• Counterargument: It may well be that our findings will
indicate that climate engineering is either not feasible
or far too risky to be ever considered
Temperaturendring – middel fra 4
jordsystem-modeller
Schmidt et al. (2012: ESDD)
Nedbørendring i de 4 modellene
Schmidt et al. (2012: ESDD)
Robock et al. (2008: JGR)
Oppsummering – Mekanismer
• Flere måter å manipulere klimaet har vært
foreslått
• Tilførsel av partikler til atmosfæren (analogi:
vulkanutbrudd) ansett som mest effektivt
• Simuleringer med globale klimamodeller viser at
disse metodene har et potensiale for å kjøle ned
klimaet
• Testing i felten gjenstår, og kan lede til den
motsatte konklusjon
• Betydelige bivirkninger må påregnes
Oppsummering – Etiske aspekter
• Går ikke til kjernen av klimaproblemet, men
kan kurere en del av symptomene
• Har vi en rett til å “kødde med planeten” på
denne måten?
• Er t.o.m. forskning på klimamanipulering
uetisk?
• Må sammenholde risiko ved forskning på
klimamanipulering med risikoen forbundet
med ukontrollert global oppvarming
Takk for oppmerksomheten!
http://folk.uio.no/jegill
Foto: Michael Gauss
GeoMIP Experiment G1
Kravitz et al. (2011: ASL)
En tikkende klimabombe: Metan fra
permafrost i Sibir
Målesteder
Unormalt høye metankonsentrasjoner
målt i dette området
Shakhova et al. (2010: Science)
Precipitation
Temperature
Southern Australia
Northern Australia
Southeast Asia
Southern Asia
Eastern Asia
Tibetan Plateau
Central Asia
Northern Asia
Southern Africa
Eastern Africa
Western Africa
Sahara
S Europe, N Africa
Northern Europe
Southern S America
Amazonia
Central America
Eastern N America
Central N America
Western N America
E Canada etc.
Alaska, NW Canada
-1
-1
0
0
No SRM
SRM
Moreno-Cruz, Ricke & Keith (2011)
1
1
2
2
3
3
4
4
-2
-2
-1
-1
0
0
1
1
2
2
3
3
Størrelsen på sjøsaltpartiklene er kritisk!
10,00
8,38
8,00
Wm-2
6,00
Latham et al. (2008)
estimate: -3.7 Wm-2
5,46
4,00
Aitken
3,41
Accumulation
2,00
0,00
1,27
0,01
0,00
-0,04
-0,60
-2,00
1,19
0,04
0,14
-1,19
-1,83
-2,31
-3,34
-4,00
(global incr.
1
1%
10
9%
30
30 %
100
90 %
1000
900 % )
Geo-engineering emission increase [ · 10-11 kg m-2 s-1]
Coarse
Er 2-graders målet realistisk?
Rogelj et al. (2010: Nature)
LIMITED AREA FIELD EXPERIMENT:
EXPERIMENTAL DESIGN
Rob Wood, Chris
Bretherton:
University of Washington
Hugh Coe, Keith Bower,
Tom Choularton:
University of Manchester
Phil Rasch:
Pacific Northwest National
Laboratory
Graham Feingold,
NOAA ESRL
Ammann et al. (2010: JGR)
Kost-nytte vurdering av foreslåtte
klimamanipuleringstiltak
Royal Society (2009)
Klimamanipulering eller ikke?
• Klimaforskning: Vil den virke etter hensikten?
• Teknologi: Er den teknisk gjennomførbar?
• Etikk: Har vi en rett til å gjøre det / ikke å gjøre
det?
• Jus: Hvem er ansvarlig om noe går galt?
• Politikk: Hvordan skal den reguleres?
• Økonomi: Er den kostnadseffektiv?
G1: global mean 2m temperature,
MPI-ESM
Red:
4xCO2
Blue:
preindustrial control
Orange: G1 (4xCO2 balanced with GE)
G1: global mean precipitation, MPI-ESM
Foreslått sjøsaltgenerator
Prototype under uttesting i februar 2008
Foreslått design
- Energikilden for partikkelproduksjonen er vinden!
- Produksjonsrate på 30 kg s-1 ved 8 m s-1 vindstyrke
- 50 nye fartøy tilført hvert år for å opprettholde konstant global temperatur
- Anslått kostnad per fartøy: £1 million - £2 million
Salter et al. (2008: Phil. Trans. A)
Oppsummering – Bakteppe
• Verdenssamfunnets manglende evne (vilje?) til å
redusere utslipp av klimagasser har gitt næring til
diskusjoner om en ”plan B”
• Stadig mer som tyder på at 2-graders målet ikke
vil bli oppfylt
• Fare for at vi passerer vippepunkter i
klimasystemet
• Enorm nedsmelting i Arktis allerede i gang; kan
bli isfritt på sensommeren allerede om 10-15 år
• Voksende bekymring knyttet til frigjøring av
metan fra permafrost i Sibir
T