과학자들은 태양이 어두워지면 전 세계적인 혼란이 촉발될 수 있다고 말합니다.

“기후 모델의 SAI 시뮬레이션이 정교하더라도 반드시 이상화될 것입니다. 연구자들은 완벽한 크기의 완벽한 입자를 모델링합니다. 그리고 시뮬레이션에서 그들은 정확히 원하는 만큼의 입자를 원하는 위치에 배치합니다. 그러나 우리가 실제로 어디에 있는지 고려하기 시작하면 이상적인 상황과 비교할 때 예측에 많은 불확실성이 드러납니다.”라고 Columbia 기후 학교 및 Columbia Engineering의 대기 화학자이자 에어로졸 과학자인 V. Faye McNeill은 말합니다.

“이렇게 하려고 하면 다양한 일이 일어날 수 있습니다. 그리고 우리는 가능한 결과의 범위가 지금까지 누구도 인식해 온 것보다 훨씬 더 넓다고 주장하고 있습니다.”

태양 지구공학의 한계 탐구

에 발표된 연구에서 과학 보고서McNeill과 그녀의 팀은 SAI를 이론보다 현실에서 훨씬 더 복잡하게 만드는 물리적, 정치적, 경제적 장벽을 조사했습니다. 그들은 기존 연구를 검토하여 SAI의 결과가 SAI의 배포 방법 및 위치에 대한 세부 사항에 따라 어떻게 달라지는지 이해했습니다. 주요 요인에는 입자 방출의 고도와 위도, 연중 시간, 대기에 주입된 물질의 총량이 포함됩니다.

이러한 변수 중에서 위도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 보입니다. 예를 들어, 극 근처에 집중된 SAI 노력은 열대 몬순을 방해할 수 있는 반면, 적도 근처의 방출은 제트 기류를 변경하고 전 세계 공기 순환을 방해할 수 있습니다.

McNeill은 “5테라그램의 유황을 대기 중으로 배출하는 것만이 문제가 아닙니다. 언제 어디서 하는지가 중요합니다.”라고 말합니다. 이러한 변동성은 SAI가 발생하면 중앙 집중적이고 조정된 방식으로 수행되어야 함을 시사합니다. 그러나 지정학적 현실을 고려할 때 연구자들은 그럴 가능성이 낮다고 말합니다.

화산의 교훈

SAI를 연구하는 대부분의 기후 모델은 화산 폭발로 생성된 화합물과 유사한 황산염 에어로졸의 사용을 가정합니다. 예를 들어, 1991년 피나투보 산이 폭발했을 때 지구 온도는 몇 년 동안 거의 섭씨 1도나 떨어졌습니다. 이 사건은 SAI가 일시적으로 지구를 식힐 수 있다는 증거로 자주 인용됩니다.

그러나 화산 활동은 위험을 강조하기도 합니다. 피나투보의 폭발은 인도의 몬순 시스템을 혼란에 빠뜨리고 남아시아 전역의 강수량을 줄였으며 오존층 파괴에 기여했습니다. 산성비 및 토양 오염을 포함한 인공 황산염 방출로 인해 유사한 부작용이 발생할 수 있습니다. 이러한 우려로 인해 과학자들은 잠재적으로 더 안전한 다른 물질을 조사하게 되었습니다.

더 나은 재료 검색

제안된 대안에는 탄산칼슘, 알파 알루미나, 금홍석 및 아나타제 티타니아, 입방 지르코니아, 심지어 다이아몬드와 같은 광물이 포함됩니다. 이러한 물질이 햇빛을 얼마나 잘 산란시킬 수 있는지에 대해 많은 관심이 집중되었지만 가용성 및 실용성과 같은 다른 필수 질문은 덜 탐구되었습니다.

“과학자들은 실제적인 한계가 실제로 매년 대량의 에어로졸을 주입하는 능력을 제한할 수 있다는 점을 거의 고려하지 않은 채 에어로졸 후보물질의 사용에 대해 논의해 왔습니다.”라고 컬럼비아 대학의 에어로졸 과학자이자 새 논문의 주저자인 미란다 핵(Miranda Hack)은 말합니다. “제안된 자료 중 상당수는 특별히 풍부하지 않습니다.”

예를 들어, 다이아몬드는 광학적으로 성능이 뛰어나지만 사용하기에는 너무 희소하고 비용이 많이 듭니다. 큐빅 지르코니아와 금홍석 티타니아는 이론적으로는 수요를 충족할 수 있지만 컬럼비아 팀의 경제 모델링에 따르면 수요가 증가하면 생산 비용이 급등할 것으로 예상됩니다. 탄산칼슘과 알파 알루미나만이 대규모로 실행 가능할 만큼 풍부하지만 둘 다 분산 중에 심각한 기술적 문제에 직면합니다.

작은 입자, 큰 문제

SAI가 작동하려면 입자가 1미크론 미만의 매우 작은 크기로 유지되어야 합니다. 그러나 광물 대안은 더 큰 집합체로 함께 뭉치는 경향이 있습니다. 이러한 더 큰 클러스터는 햇빛을 덜 효과적으로 분산시키고 대기에서 예측할 수 없게 행동합니다.

“이러한 완벽한 광학 특성을 갖는 대신 훨씬 더 나쁜 것이 있습니다. 황산염과 비교할 때 논의된 기후 이점의 유형을 반드시 볼 수는 없을 것입니다. “라고 Hack은 말합니다.

불확실성으로 가득 찬 전략

연구원들에 따르면, 배치 물류부터 재료 성능까지 SAI를 둘러싼 많은 알려지지 않은 요소로 인해 이전에 생각했던 것보다 기술이 더욱 불확실해졌습니다. 정책 입안자와 과학자들이 태양 지구공학의 미래를 논의할 때 이러한 과제를 분명히 인식해야 합니다.

Columbia Business School의 기후 경제학자이자 Climate School의 긴밀한 협력자인 Gernot Wagner는 “태양 지구공학을 살펴보면 위험 상쇄에 관한 것입니다.”라고 말합니다. SAI의 지저분한 현실을 고려할 때 “이러한 논문의 99%가 모델로 삼은 방식으로 발생하지는 않을 것”이라고 그는 말합니다.

이 연구에는 컬럼비아 전기화학 에너지 센터(Columbia Electrochemical Energy Center)의 공동 책임자인 Daniel Steingart도 공동 저자로 나와 있습니다. 팀은 SAI가 지구 온난화에 대한 매력적인 빠른 해결책처럼 보일 수 있지만 실제로 지구를 냉각시키는 길은 보이는 것보다 훨씬 더 위험하고 예측 불가능할 수 있다고 강조합니다.