Managed stratospheric aerosol injection phaseout under deep carbon removal: cross-model and aerosol-lifetime sensitivity
Utilizzando due modelli climatici a complessità ridotta e variando la durata degli aerosol, questo studio dimostra che, in uno scenario di rimozione profonda dell'anidride carbonica, una fase di abbandono controllata tramite feedback dell'iniezione di aerosol stratosferici previene con successo pericolosi superamenti della temperatura ed assicura che non si verifichino trend termici positivi entro 20 anni dal ritiro.
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Immaginate l'atmosfera terrestre come una coperta che intrappola il calore. Quando bruciamo combustibili fossili, ispessiamo quella coperta, causando il riscaldamento del pianeta. Gli scienziati concordano da tempo sul fatto che l'unica soluzione permanente sia assottigliare la coperta rimuovendo l'anidride carbonica dall'aria. Tuttavia, poiché il pianeta si sta già riscaldando, alcuni ricercatori hanno proposto una misura temporanea di emergenza: spruzzare minuscole particelle nella parte superiore dell'atmosfera per riflettere una piccola quantità di luce solare nello spazio. Questo agirebbe come un parasole, raffreddando rapidamente il pianeta mentre lavoriamo per rimuovere il carbonio. La parte più pericolosa di questa idea non è l'inizio del raffreddamento, ma la sua interruzione. Se il parasole venisse rimosso mentre il carbonio è ancora denso nell'atmosfera, il pianeta potrebbe riscaldarsi violentemente e rapidamente, uno scenario noto come "shock da terminazione". La domanda critica è se siamo in grado di progettare un sistema che spenga gradualmente il parasole mentre rimuoviamo il carbonio, evitando quello sbalzo improvviso di calore.
Un nuovo studio del ricercatore indipendente Jonathan Karl Bily esplora esattamente questo scenario utilizzando modelli informatici. La ricerca testa una strategia specifica in cui un sistema controllato dal computer gestisce l'iniezione di queste particelle di raffreddamento. Questo sistema è progettato per essere un "controllore a feedback", il che significa che controlla costantemente la temperatura terrestre e regola la quantità di raffreddamento fornito. Se il pianeta si scalda troppo, aggiunge più particelle; se si raffredda troppo, ne riduce la quantità. Fondamentalmente, questo esperimento assume un percorso molto aggressivo e difficile per la rimozione dell'anidride carbonica dall'atmosfera, ben oltre quanto suggerito dai piani attuali. L'obiettivo era vedere se questo controllore intelligente potesse guidare naturalmente il sistema di raffreddamento verso uno spegnimento completo senza causare un pericoloso rimbalzo della temperatura, anche se le particelle di raffreddamento persistono nel cielo per un po'.
Per testare ciò, il ricercatore ha eseguito lo stesso programma in due diversi modelli climatici, che sono versioni semplificate del complesso sistema climatico terrestre. Questi modelli sono stati alimentati con le stesse istruzioni: una rimozione costante e profonda di anidride carbonica a partire dal prossimo futuro, che sale a livelli massicci verso la metà del XXI secolo e continua per oltre cento anni. Il controllore è stato impostato per mantenere la temperatura globale al di sotto di un limite specifico, abbassando gradualmente quel limite nel tempo. Lo studio ha testato anche una versione più realistica del meccanismo di raffreddamento. Nei modelli più semplici, l'effetto di raffreddamento scompare nel momento in cui l'iniezione si interrompe. Nella realtà, le particelle rimangono nel cielo per diversi mesi o un anno e mezzo prima di cadere. Il ricercatore ha aggiunto questo ritardo alla simulazione per vedere se l'effetto persistente avrebbe confuso il controllore o causato problemi quando il sistema avesse cercato di spegnersi.
I risultati sono stati sorprendentemente coerenti in tutti i test. Quando il processo di rimozione del carbonio è stato profondo e sostenuto, il controllore ha gestito con successo la transizione. Man mano che l'anidride carbonica nell'atmosfera diminuiva, la necessità del parasole diminuiva naturalmente. Il sistema ha ridotto l'iniezione di particelle anno dopo anno finché l'effetto di raffreddamento non è svanito completamente. In ogni singola simulazione in cui il sistema aveva il tempo necessario per completare il processo, la temperatura non ha subito picchi verso l'alto dopo la fine del raffreddamento. Al contrario, la temperatura ha continuato a scendere o è rimasta stabile. Lo studio ha scoperto che anche quando le particelle persistevano nell'atmosfera per un periodo fino a un anno e mezzo, il controllore compensava questo ritardo senza bisogno di essere riprogrammato o di raggiungere i suoi limiti massimi. La traiettoria della temperatura è rimasta fluida e il sistema ha efficacementmente "eliminato gradualmente" l'intervento invece di interromperlo bruscamente.
Tuttavia, lo studio ha anche evidenziato ciò che questo esperimento non ha dimostrato. Il successo della fase di uscita dipendeva interamente dall'assunto che l'umanità potesse rimuovere l'anidride carbonica a un ritmo massiccio e sostenuto. I modelli informatici hanno mostrato che se la rimozione del carbonio si fosse fermata o rallentata, il sistema di raffreddamento non sarebbe stato in grado di completare la fase di uscita in sicurezza. Inoltre, sebbene la temperatura media globale si sia comportata bene in queste simulazioni, i modelli utilizzati erano troppo semplici per prevedere cosa sarebbe accaduto a regioni specifiche. Non potevano dirci se alcune aree avrebbero ricevuto troppa pioggia o troppa poca, o come lo strato di ozono o la chimica degli oceani avrebbero reagito. Lo studio ha anche notato che l'"eccessivo raffreddamento" osservato in alcune sessioni — in cui il pianeta è diventato leggermente più freddo rispetto al target prima che il sistema si correggesse — era una caratteristica delle specifiche regole informatiche utilizzate, non una legge fisica.
La ricerca conclude che una fine gestita e graduale del raffreddamento solare è teoricamente possibile, ma solo in condizioni molto specifiche e impegnative. Non è una soluzione autonoma, né una garanzia di sicurezza. Lo studio dimostra che, se riusciamo a rimuovere abbastanza carbonio dall'atmosfera, un sistema di controllo intelligente può spegnere il parasole senza causare uno shock termico improvviso. Ma questo risultato è interamente condizionato dal successo dello sforzo di rimozione del carbonio. Senza quella riduzione profonda dei gas serra, l'esperimento suggerisce che interrompere il raffreddamento porterebbe effettivamente al rapido riscaldamento che gli scienziati temono. Il lavoro funge da prova di concetto per la logica di controllo, mostrando che la transizione può essere fluida in un modello informatico, ma lascia il compito difficile di rendere reale tale transizione al lavoro arduo della rimozione del carbonio e alle complesse, irrisolte questione degli impatti climatici regionali.
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