Managed stratospheric aerosol injection phaseout under deep carbon removal: cross-model and aerosol-lifetime sensitivity
दो कम-जटिलता वाले जलवायु मॉडलों और बदलते एरोसोल जीवनकाल का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि कार्बन डाइऑक्साइड निष्कासन के एक गहन पथ के तहत, स्ट्रैटोस्फेरिक एरोसोल इंजेक्शन का एक फीडबैक-नियंत्रित चरणबद्ध समापन सफलतापूर्वक खतरनाक तापमान ओवरशूट को रोकता है और यह सुनिश्चित करता है कि वापसी के 20 वर्षों के भीतर कोई सकारात्मक तापमान रुझान नहीं होता है।
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पृथ्वी के वायुमंडल की कल्पना एक कंबल के रूप में करें जो गर्मी को रोककर रखता है। जब हम जीवाश्म ईंधन जलाते हैं, तो हम उस कंबल को मोटा कर देते हैं, जिससे ग्रह गर्म हो जाता है। वैज्ञानिक लंबे समय से इस बात पर सहमत रहे हैं कि एकमात्र स्थायी समाधान हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाकर उस कंबल को पतला करना है। हालाँकि, क्योंकि ग्रह पहले से ही गर्म हो रहा है, कुछ शोधकर्ताओं ने एक अस्थायी, आपातकालीन उपाय का प्रस्ताव दिया है: ऊपरी वायुमंडल में सूक्ष्म कणों का छिड़काव करना ताकि थोड़ी मात्रा में सूर्य के प्रकाश को वापस अंतरिक्ष में परावर्तित किया जा सके। यह एक सनशेड (धूप से बचाने वाले शेड) की तरह काम करेगा, जो कार्बन हटाने के हमारे काम के दौरान ग्रह को तेज़ी से ठंडा करेगा। इस विचार का सबसे खतरनाक हिस्सा कूलिंग शुरू करना नहीं, बल्कि उसे रोकना है। यदि कार्बन अभी भी वायुमंडल में घना है और इस दौरान सनशेड को हटा दिया जाता है, तो ग्रह हिंसक रूप से और तेज़ी से गर्म हो सकता है, जिसे "टर्मिनेशन शॉक" (समाप्ति आघात) के रूप में जाना जाता है। महत्वपूर्ण प्रश्न यह है कि क्या हम एक ऐसा सिस्टम डिज़ाइन कर सकते हैं जो कार्बन हटाने के साथ-साथ सनशेड को धीरे-धीरे बंद कर दे, जिससे गर्मी के अचानक उछाल से बचा जा सके।
एक नया अध्ययन, स्वतंत्र शोधकर्ता जोनाथन कार्ल बिली द्वारा किया गया है, कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करके ठीक इसी परिदृश्य की जांच करता है। यह शोध एक विशिष्ट रणनीति का परीक्षण करता है जहाँ एक कंप्यूटर-नियंत्रित प्रणाली इन शीतलन कणों के इंजेक्शन का प्रबंधन करती है। यह प्रणाली एक "फीडबैक कंट्रोलर" के रूपست में डिज़ाइन की गई है, जिसका अर्थ है कि यह लगातार पृथ्वी के तापमान की जाँच करती है और द्वारा प्रदान की जाने वाली ठंडक की मात्रा को समायोजित करती है। यदि ग्रह बहुत गर्म हो जाता है, तो यह अधिक कण जोड़ता है; यदि यह बहुत ठंडा हो जाता है, तो यह उन्हें कम कर देता है। महत्वपूर्ण रूप से, यह प्रयोग मान लेता है कि कार्बन डाइऑक्साइड को वायुमंडल से हटाने का मार्ग बहुत आक्रामक और कठिन है, जो वर्तमान योजनाओं से कहीं अधिक है। इसका लक्ष्य यह देखना था कि क्या यह स्मार्ट कंट्रोलर कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के साथ स्वाभाविक रूप से कूलिंग सिस्टम को पूरी तरह से बंद करने में मार्गदर्शन कर सकता है, भले ही कूलिंग कण कुछ समय के लिए आसमान में टिके रहें।
इसकी जांच करने के लिए, शोधकर्ता ने दो अलग-अलग जलवायु मॉडलों में एक ही कंप्यूटर प्रोग्राम चलाया, जो पृथ्वी की जटिल जलवायु प्रणाली के सरलीकृत संस्करण हैं। इन मॉडलों को समान निर्देश दिए गए थे: निकट भविष्य में कार्बन डाइऑक्साइड का एक निरंतर, गहरा निष्कासन, जो 21वीं सदी के मध्य तक बड़े स्तर पर बढ़ेगा और सौ वर्षों से अधिक समय तक जारी रहेगा। कंट्रोलर को वैश्विक तापमान को एक विशिष्ट सीमा से नीचे रखने के लिए सेट किया गया था, जो समय के साथ उस सीमा को धीरे-धीरे कम करता है। अध्ययन ने कूलिंग तंत्र के अधिक यथार्थवादी संस्करण का भी परीक्षण किया। सरल मॉडलों में, इंजेक्शन रुकते ही कूलिंग प्रभाव गायब हो जाता है। वास्तविकता में, कण आसमान में कई महीनों से लेकर डेढ़ साल तक रहते हैं और फिर गिर जाते हैं। शोधकर्ता ने इस देरी (लैग) को सिमुलेशन में जोड़ा ताकि यह देखा जा सके कि क्या टिके रहने वाला प्रभाव कंट्रोलर को भ्रमित करेगा या समस्या पैदा करेगा जब सिस्टम बंद होने की कोशिश करेगा।
परिणाम सभी परीक्षणों में उल्लेखनीय रूप से सुसंगत रहे। जब कार्बन हटाने की प्रक्रिया गहरी और निरंतर थी, तो कंट्रोलर ने संक्रमण को सफलतापूर्वक प्रबंधित किया। जैसे-जैसे वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड कम हुई, सनशेड की आवश्यकता भी स्वाभाविक रूप से कम हो गई। सिस्टम ने कणों के इंजेक्शन को साल दर साल कम किया जब तक कि कूलिंग प्रभाव पूरी तरह से समाप्त नहीं हो गया। प्रत्येक सिमुलेशन में, जहाँ सिस्टम के पास प्रक्रिया को पूरा करने के लिए पर्याप्त समय था, तापमान में ऊपर की ओर कोई उछाल नहीं आया। इसके बजाय, तापमान गिरना जारी रहा या स्थिर रहा। अध्ययन ने पाया कि भले ही कण डेढ़ साल तक वायुमंडल में टिके रहे, कंट्रोलर ने बिना पुन: प्रोग्राम किए या अपनी अधिकतम सीमाओं तक पहुंचे बिना इस देरी की भरपाई कर ली। तापमान का पथ सुचारू बना रहा, और सिस्टम ने हस्तक्षेप को अचानक काटने के बजाय प्रभावी रूप से "फेज़ आउट" (चरणबद्ध तरीके से समाप्त) किया।
हालाँकि, अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि इस प्रयोग ने क्या सिद्ध नहीं किया। फेज़आउट (चरणबद्ध समाप्ति) की सफलता पूरी तरह से इस धारणा पर निर्भर थी कि मानवता एक बड़े, निरंतर दर पर कार्बन डाइऑक्साइड को हटा सकती है। कंप्यूटर मॉडल ने दिखाया कि यदि कार्बन निष्कासन रुक गया या धीमा हो गया, तो कूलिंग सिस्टम सुरक्षित रूप से फेज़ आउट करने में सक्षम नहीं होगा। इसके अलावा, जबकि वैश्विक औसत तापमान सिमुलेशन में अच्छा व्यवहार कर रहा था, उपयोग किए गए मॉडल इतने सरल थे कि वे विशिष्ट क्षेत्रों के बारे में भविष्यवाणी नहीं कर सकते थे। वे हमें यह नहीं बता सके कि कुछ क्षेत्रों में बहुत अधिक वर्षा होगी या बहुत कम, या ओजोन परत या महासागर रसायन विज्ञान पर क्या प्रतिक्रिया होगी। अध्ययन ने यह भी नोट किया कि कुछ रन में देखी गई "ओवर-कूलिंग" (जहाँ ग्रह लक्ष्य से थोड़ा अधिक ठंडा हो गया था), विशिष्ट कंप्यूटर नियमों का एक फीचर था, न कि कोई भौतिक नियम।
शोध निष्कर्ष निकालता है कि सौर कूलिंग का प्रबंधित, क्रमिक अंत सैद्धांतिक रूप से संभव है, लेकिन केवल बहुत विशिष्ट और कठिन परिस्थितियों में। यह एक स्टैंडअलोन समाधान नहीं है, न ही यह सुरक्षा की गारंटी है। अध्ययन यह प्रदर्शित करता है कि यदि हम वायुमंडल से पर्याप्त कार्बन निकाल सकते हैं, तो एक स्मार्ट कंट्रोल सिस्टम सनशेड को बिना किसी अचानक तापमान झटके के बंद कर सकता है। लेकिन यह परिणाम पूरी तरह से कार्बन हटाने के प्रयास की सफलता पर सशर्त है। बिना ग्रीनहाउस गैसों की गहरी कमी के, प्रयोग सुझाव देता है कि कूलिंग को रोकने से वास्तव में वह तीव्र गर्मी आएगी जिसका वैज्ञानिकों को डर है। यह कार्य कंट्रोल लॉजिक के लिए एक 'प्रूफ ऑफ कॉन्सेप्ट' के रूप में कार्य करता है, जो यह दिखाता है कि कंप्यूटर मॉडल में संक्रमण सुचारू हो सकता है, लेकिन यह उस संक्रमण को वास्तविक बनाने के भारी काम को कार्बन हटाने और क्षेत्रीय जलवायु प्रभावों के जटिल, अनसुलझे प्रश्नों को सौंप देता है।
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