It’s April 10th, 1815, and in just a few moments, the sun is going to disappear. On an island in present-day Indonesia, Mount Tambora erupts with a boom that can be heard over 2,000 kilometers away. Sulfurous plumes of steam and ash billow thousands of meters into the sky, forming dark storm clouds of soot and lightning. This eruption will go down as the largest in recorded history, but, at this point, its impact is only just beginning. Ascending high into the atmosphere, Tambora’s emissions spread across the globe, blotting out the sun for almost an entire year. The hazy skies and cold weather of 1816 wreak havoc on agriculture, leading to famines all across the Northern Hemisphere. Nations struggle with epidemics, and artists craft bleak tributes to these seemingly apocalyptic times. This was the year without summer— literally one of the darkest periods in human history. So why are some modern researchers looking for ways to repeat it?
۱۰ آوریل ۱۸۱۵ است و تنها در چند لحظه، خورشید ناپدید میشود. در جزیرهای در اندونزی امروزی، کوه تامبورا با صدای مهیبی که تا فاصلهی ۲,۰۰۰ کیلومتری شنیده میشود، فوران میکند. تودههای گوگردی بخار و خاکستر هزاران متر به آسمان میروند و ابرهای طوفانی تیرهای از دوده و رعد و برق را تشکیل میدهند. این فوران به عنوان بزرگترین فوران تاریخ ثبت خواهد شد، اما در این مرحله، تاثیر آن تازه شروع شده است. با بالا رفتن از جو، انتشار گازهای گلخانهای تامبورا در سراسر جهان پخش شد و تقریبا یک سال تمام، خورشید را محو کرد. آسمان مهآلود و هوای سرد سال ۱۸۱۶ کشاورزی را ویران کرد و منجر به قحطی در سراسر نیمکره شمالی شد. ملتها با همهگیریها دست و پنجه نرم میکنند و آثار هنرمندان ادای احترام تلخی برای این دورانِ به ظاهر آخرالزمانی است. این سالِ بدون تابستان بود - به معنای واقعی کلمه یکی از تاریکترین دورههای تاریخ بشر. پس چرا برخی از محققان مدرن به دنبال راههایی برای تکرار آن هستند؟
Obviously, no one wants to replicate this period’s famine and despair. But some scientists are interested in using sulfurous haze to block out the sun, and hopefully, slow the effects of global warming. This is one of many proposals in the realm of geoengineering— a class of deliberate, large-scale interventions in Earth’s natural systems intended to help restrain climate change. Different geoengineering schemes intervene in different systems. Any plans to cool the planet by blocking the amount of sunlight reaching the earth would fall in the category of solar radiation management. Some of these proposals are massive in scale, such as suggestions to create a helpful version of volcanic plumes or build a giant sunshade in Earth’s orbit. Others are more limited, focusing on enhancing natural cooling systems. For example, researchers might enlarge marine clouds or make Earth reflect more sunlight by building huge swaths of white surfaces.
بدیهی است که هیچکس نمیخواهد قحطی و ناامیدی این دوره را تکرار کند. اما برخی از دانشمندان علاقهمند به استفاده از مه گوگردی برای جلوگیری از خورشید هستند و امیدوارند که اثرات گرمایش جهانی را کاهش دهند. این یکی از بسیاری از پیشنهادات در حوزه مهندسی زمین است - کلاسی از مداخلات عمدی و در مقیاس بزرگ در سیستمهای طبیعی زمین که برای کمک به مهار تغییرات آبوهوایی است. طرحهای مختلف مهندسی زمین در ساختارهای مختلف مداخله میکنند. هرگونه برنامهریزی برای خنک کردن سیاره از طریق مسدود کردن مقدار نور خورشیدی که به زمین میرسد، در رده مدیریت تابش خورشیدی قرار میگیرد. برخی از این پیشنهادات در مقیاس عظیم هستند، مانند پیشنهادهایی برای ایجاد نسخه مفیدی از ستونهای آتشفشانی یا ساختن یک سایهبان غولپیکر در مدار زمین. برخی دیگر محدودتر هستند و بر تقویتِ سیستمهای خنککننده طبیعی متمرکزند. بهعنوان مثال، محققان ممکن است ابرهای دریایی را بزرگ کنند یا زمین را مجبور به انعکاس نور خورشید با ساختن بخشهای بزرگی از سطوح سفید کنند.
Many of these plans sound more than a little strange. But there’s reason to believe they might work, not least because of natural events like the eruption of Tambora. Scientists know that volcanic eruptions have periodically cooled the climate. Both the Pinatubo eruption in 1991 and 1883′s blast of Krakatoa reduced global average temperatures by at least half-a-degree Celsius for up to a year. These cooling effects are global and fast acting— but they're also incredibly risky. The Earth is a chaotic system where even the smallest changes can create countless unpredictable ripple effects. We know that cooling temperatures impacts precipitation, extreme weather, and other climate phenomena, but it’s difficult for even the most advanced computer models to predict how or where these consequences will occur. One country’s solar radiation management might be another country’s unnatural disaster, causing extreme weather or crop failures like those following Tambora’s eruption. And even if these schemes did safely cool the planet, solar radiation management doesn’t address the greenhouse gases that are causing global warming. These solutions are just highly experimental band-aids that the world would have to endure for at least a few decades while we work on actually removing CO2 from the air. And if we pulled that band-aid off prematurely, global temperatures could rapidly rebound, causing a period of intense super warming.
بسیاری از این طرحها خیلی عجیب به نظر میرسند. اما دلیلی هست که باور کنیم آنها ممکن است نتیجه دهند، بهویژه به دلیل رویدادهای طبیعی مانند فوران تامبورا. دانشمندان میدانند که فورانهای آتشفشانی به طور دورهای آبوهوا را خنک کرده است. هر دو فوران پیناتوبو در سال ۱۹۹۱ و انفجار کراکاتوآ در سال ۱۸۸۳ میانگین دمای جهانی را حداقل تا نیم درجه سانتیگراد تا یک سال کاهش داد. این اثرات خنککننده جهانی و سریع عمل میکنند، اما بهطور باورنکردنی خطرناک هستند. زمین یک سیستم بینظم است که در آن حتی کوچکترین تغییرات میتواند اثرات موجی بیشمارِ غیرقابل پیشبینی ایجاد کند. ما میدانیم که دمای خنککننده بر بارش، آبوهوای شدید و سایر پدیدههای آبوهوایی تأثیر میگذارد، اما حتی برای پیشرفتهترین طرحهای رایانهای نیز دشوار است که چگونگی و مکان این پیامدها را پیشبینی کنند. مدیریت تشعشعات خورشیدی یک کشور ممکن است فاجعه غیرطبیعی کشوری دیگر باشد که باعث آبوهوای شدید یا خرابی محصولاتِ کشاورزی مانند پیامدهای فوران تامبورا شود. و حتی اگر این طرحها به طور ایمن سیاره را خنک کنند، مدیریت تشعشعات خورشیدی به گازهای گلخانهای نمیپردازد، چیزی که باعث گرم شدن کره زمین میشود. این راهحلها موقتی و بسیار آزمایشی هستند که جهان باید حداقل برای چند دهه آنها را تحمل کند، در حالی که ما روی حذف واقعی کربن دیاکسید از هوا کار میکنیم. و اگر ما اجرای آن راهکار موقتی را زودتر از موعد متوقف کنیم، دمای جهانی به سرعت میتواند بازگردد و باعث یک دوره گرم شدن بسیار سخت شود.
For these reasons and more solar radiation management is risky. Today, researchers are running small-scale experiments, such as enhancing marine clouds to protect the Great Barrier Reef from further heating and bleaching. And most scientists agree that we should pursue ways to cut emissions and remove atmospheric CO2 first and foremost. However, there are reasons to keep studying these more aggressive approaches. Desperate times call for desperate measures, and in the future, geoengineering might be civilization’s last resort. Furthermore, some of these plans would be shockingly easy to execute by some rogue actor with enough cash. So we’ll want to be prepared if someone starts geoengineering without governmental approval. But perhaps the most important reason to investigate the impacts of geoengineering is that people are already making large scale interventions in the atmosphere. In many ways, climate change is an unintended geoengineering project fueled by the emissions generated from centuries of burning fossil fuels. And unless we take action to curb emissions and draw CO2 out of the atmosphere soon, summer may never be the same again.
به دلیل عواملی این چنین، مدیریت تابش خورشیدی خطرناک است. امروزه، محققان آزمایشهایی در مقیاس کوچک انجام میدهند، مانند تقویت ابرهای دریایی برای محافظت از دیواره مرجانی بزرگ در برابر گرم و بیرنگ شدن بیشتر. و اکثر دانشمندان موافقند که ما باید راههایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای و حذف کربن دیاکسید اتمسفر را پیش از هر چیز دیگر دنبال کنیم. با این حال، دلایلی برای ادامه مطالعهی این رویکردهای تهاجمیتر وجود دارد. شرایط سخت مستلزم اقدامات ناگزیر است و در آینده، مهندسی زمین ممکن است آخرین راهحل شهرنشینان باشد. علاوهبراین، اجرای برخی از این نقشهها توسط یک بازیگر بذلهگو با پول کافی به طرز شگفتانگیزی آسان است. بنابراین اگر کسی مهندسی زمین را بدون تایید دولت شروع کند، ما میخواهیم آماده باشیم. اما شاید مهمترین دلیل برای بررسی تأثیرات مهندسی زمین این باشد که مردم در حال حاضر مداخلات گستردهای در جو انجام میدهند. از بسیاری جهات، تغییرات آبوهوایی یک پروژه مهندسی زمین ناخواسته است و ناشی از انتشار گاز گلخانهای که از قرنها سوزاندن سوختهای فسیلی تامین میشود. و تا زمانی که فورا برای محدود کردنِ انتشار گازهای گلخانهای و بیرون کشیدن کربن دیاکسید از جو اقدامی انجام ندهیم، تابستان ممکن است دیگر مانند قبل نباشد.