Sembra uscito da un brutto film di fantascienza:bloccare artificialmente la luce del sole per impedire al riscaldamento globale di surriscaldare la Terra. Tuttavia, un piccolo gruppo di ricercatori sta studiando l'opzione, in modo che se l'umanità avrà mai bisogno di usarla, sarà una decisione informata.

L'ultimo rapporto del Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici (IPCC), uscito all'inizio di agosto, ha chiarito che l'umanità deve intraprendere un'azione immediata per frenare il riscaldamento globale. C'è speranza che i colloqui internazionali sul clima a Glasgow questo novembre possano finalmente portare a limiti di emissione di gas serra abbastanza forti da fare la differenza.

Ma per ogni evenienza, un gruppo internazionale di ricercatori, tra cui Helene Muri di NTNU, ha studiato una tecnologia chiamata geoingegneria solare come azione di ultima istanza.

La geoingegneria solare è esattamente come sembra, dove vengono utilizzate varie tecnologie per bloccare la luce solare e raffreddare la Terra. Tipicamente, tre approcci principali, nessuno dei quali è attualmente tecnologicamente pronto, sono allo studio per la loro capacità di bloccare la luce solare e abbassare le temperature del suolo. (Vedi riquadro)

Muri, un ricercatore senior presso il programma di ecologia industriale dell'università, ha passato l'ultimo decennio a esaminare come la geoingegneria solare potrebbe funzionare o meno.

Nel mese di giugno, lei e i suoi colleghi degli Stati Uniti, Cina e Regno Unito hanno pubblicato un documento in Cibo naturale che ha utilizzato modelli informatici per valutare i potenziali effetti della geoingegneria solare sull'agricoltura in un mondo ad alte emissioni. Le loro scoperte hanno suscitato la copertura dei media internazionali perché hanno scoperto che la geoingegneria solare in quegli scenari potrebbe effettivamente avere un effetto positivo sulla crescita delle colture da una maggiore umidità.

Altri studi che hanno utilizzato modelli più semplici hanno riscontrato un effetto limitato o perdite per le colture pluviali, poiché potrebbero esserci meno precipitazioni con le temperature più basse che derivano dalla geoingegneria solare, a seconda del modo in cui la tecnologia viene utilizzata per raffreddare la Terra.

Ora, mentre il mondo si prepara a discutere i limiti della CO ₂ emissioni durante i colloqui sul clima di novembre, vale la pena dare un'occhiata alle misure esaminate da ricercatori come Muri e una valutazione dei loro possibili rischi e insidie.

Cerotto o laccio emostatico?

Qualsiasi discussione sulla geoingegneria solare deve riconoscere che è tutt'altro che una soluzione perfetta, dice Muri.

"Geoingegneria solare, non importa quanto bene lo facciamo, non compenserà mai perfettamente gli effetti del cambiamento climatico, " lei disse.

Il problema è che la geoingegneria solare può raffreddare la Terra, ma non elimina l'eccesso di anidride carbonica e altre sostanze che intrappolano il calore nell'atmosfera. E l'anidride carbonica non si limita a riscaldare la Terra.

Concima le piante, il che potrebbe essere una buona cosa, ma poiché gran parte di essa si dissolve nell'acqua di mare, rende gli oceani più acidi.

"Ci saranno sempre cose che non potrai sistemare con la geoingegneria solare, in particolare l'acidificazione degli oceani, " ha detto. "Un oceano più acido colpisce tutto nelle catene alimentari nell'oceano, compreso il deperimento della barriera corallina, che è terribile per l'ecosistema nel suo insieme. Questo diventa evidente non appena inizi davvero a guardarlo. Non c'è un proiettile d'argento. Non è l'unica soluzione che può risolvere tutto".

Muri afferma che qualsiasi discussione sulla geoingegneria presuppone anche che la CO ₂ le emissioni saranno trattate allo stesso tempo in cui viene impiegata la geoingegneria solare.

Alan Robock, un ricercatore climatico presso la Rutgers University negli Stati Uniti che è a capo di un progetto di ricerca cooperativa internazionale chiamato GeoMIP, di cui Muri fa parte, concordato.

"Non è una soluzione migliore al riscaldamento globale. Se mai fosse usato come un cerotto o un laccio emostatico, non risolverebbe il problema alla radice, " Egli ha detto.

Molte incognite, ma ho ancora bisogno di sapere

Muri dice che c'è ancora molto da sapere sulla geoingegneria solare, in parte perché la maggior parte della ricerca sui cambiamenti climatici si concentra su questioni diverse dalla geoingegneria.

"Solo per contestualizzare il livello di ricerca, negli ultimi 5-10 anni, ci sono stati da 100 a 130 articoli pubblicati all'anno sulla geoingegneria solare, " ha detto. "Quando si tratta di cambiamento climatico è più come 30, 000 documenti all'anno in quel periodo. L'importante è che sia molto, quantità enormemente diversa. È solo una minoranza di sforzi e finanziamenti destinati alla ricerca sulla geoingegneria solare".

Allo stesso tempo, lei dice, le accademie nazionali statunitensi delle scienze, Engineering and Medicine ha pubblicato un rapporto completo sulla geoingegneria solare che ha affermato che l'urgenza dei rischi posti dai cambiamenti climatici significava che "gli Stati Uniti dovrebbero perseguire un programma di ricerca per la geoingegneria solare, in coordinamento con altre nazioni, soggetto a governo, and alongside a robust portfolio of climate mitigation and adaptation policies." The report recommended US funding of about $100 million-$200 million over the first five years.

Muri says that climate researchers' main focus needs to remain on climate change itself, because society needs to know what the effects will be, how to adapt, and how to mitigate these effects. Tuttavia, lei dice, researchers do need to study solar geoengineering to see if it could be helpful as a stopgap measure while the world transitions away from fossil fuels.

"The question is if it could contribute to reduce some level of harm from climate change for a certain period, whilst we are trying to sort out both emissions of CO ₂ and concentrations of CO ₂ within the climate system, " she said. "Nobody sees it as a one and only solution, but it's not clear yet whether it could be helpful or not. At the moment, there are too many unknowns and uncertainties to really say whether it's overall a good idea or a bad idea."

Robock agrees.

His group at Rutgers University is "doing research to evaluate the risks of doing solar geoengineering versus the risks of not doing it. And that's the information that governments will need in the future to decide whether or not to ever implement it, " he said. "I spend millions of dollars of taxpayer money to do my research. And if I find a danger to society, it's my obligation to warn people about it."

A cooler Earth but potentially changed monsoons

Robock's group is looking at the benefits and risks of using stratospheric aerosols to cool the planet, which emulate a volcanic eruption.

"Benefit number one would be, if you could do it, you would reduce global warming, and many of its risks, " Robock said. "We know that if you could get the aerosols up there, it would work because it doesn't involve creating or affecting clouds in the troposphere, it's just putting a shield up there to reflect sunlight."

Researchers know that big volcanic eruptions, like the 1991 eruption of Mount Pinatubo, cooled the Earth. But these natural solar geoengineering experiments have also given them the ability to observe other pitfalls, Robock said.

"We know that there were other things that were not so good; (the eruption) destroyed ozone, " he said. "And you actually get a huge reduction of monsoon rainfall. We observed that after Mount Pinatubo."

Volcanic eruptions only cause the Earth to cool for a year or two, because the aerosols eventually dissipate. Però, if stratospheric aerosols were to be used as solar geoengineering to cool the Earth, their use could alter monsoon rainfall for a much longer period, which could result in famine, Robock said.

Some modeling has shown that solar geoengineering could in fact have less of an impact on monsoons than global warming, but nevertheless, the issue illustrates just how difficult making these predictions are.

Who decides?

Then there are issues such as insect-borne diseases, like malaria, Muri points out. How would solar geoengineering affect mosquito populations and the potential spread of malaria?

And what if a failure to cut CO ₂ emissions and reduce global warming results in devastating heat waves, where thousands of people die? Is that enough to outweigh other negatives?

"There are still so many areas where we don't know enough, " lei disse.

Finalmente, there are areas that are far outside of what climate scientists who study the physical effects of climate change can predict. The biggest question is who decides what the temperature of the planet should be?

The political decision making surrounding solar geoengineering is daunting, if you consider the difficulty the nations of the world have already had in trying to agree to curb CO ₂ emissioni, Muri said.

"How would one deal with geoengineering in terms of geopolitics and governance?" Muri said. "We need to develop regulations. Who sets the thermostat and how would you go about agreeing on something like that?"

In a companion piece to Muri and her colleague's article on geoengineering and agriculture, Ben Kravitz, an assistant professor at Indiana University's Earth and Atmospheric Sciences Department, summed it up like this.

"Agriculture is one important piece in our understanding of the effects of climate engineering, " he wrote. "Gaining a better picture of the impacts of climate engineering requires looking at numerous effects in addition to food supply, including water security, geopolitics, and environmental justice…. It is important to figure out whether climate engineering would ultimately be more or less risky than climate change (and to whom)."

What is solar geoengineering?

Researchers are studying a number of engineering approaches as possible methods for cooling the planet. The three described here have been identified by a March report by the US National Academies of Sciences, Engineering and Medicine as meriting further study. The three approaches either rely on controlling the amount of sunlight reaching the Earth, or reducing the amount of heat trapped by the atmosphere.

Stratospheric aerosol injection

This technique requires injecting aerosol particles, like sulfates or pre-cursor gases, like sulfur dioxide, into the stratosphere, which is the layer of air 10 to 50 km above the Earth's surface. Most studies are looking at placing aerosols at about 20 km above the Earth, where the particles scatter and reflect solar radiation to cool the planet. This technique mimics what happens with large volcanic eruptions. When Mount Pinatubo erupted in 1991, it sprayed 15 to 20 megatons of sulfur dioxide into the atmosphere, which cooled the Earth by about 0.4 degrees Celsius for two years. Attualmente, però, there are no planes capable of flying into the stratosphere to do this.

Cirrus cloud thinning

This technique involves spraying chemicals into cirrus clouds, at about 6-13 km above the Earth's surface, to cause them to thin or disappear. The clouds trap heat, so thinning them or reducing them cools the planet by allowing heat to escape the atmosphere. The challenge for this technique is that cirrus clouds are in the region of the atmosphere where jets fly, which could make implementing this measure difficult.

Marine cloud brightening

This approach would add particles to low laying liquid clouds over the ocean to make them thicker and more reflective, which would cool the Earth, if it did not have side effects on other clouds. This mimics what happens now under certain conditions when ships spew pollution into the atmosphere. The effect only works for a few days, and sea salt could be sprayed up from the ocean to seed the clouds.