De aarde warmt op, en we zijn niet op pad om het klimaatdoel van “duidelijk onder 2 graden opwarming” te halen: Daarvoor zouden we in ca. 2050 netto nul broeikasgasuitstoot moeten bereiken. Kunnen we de aarde zelf afkoelen - door “geoengineering”?
Kunstmatige vulkaanuitbarsting
De vermoedelijk meest haalbare geoengineeringtechniek is het nabootsen van grote, explosieve vulkaanuitbarstingen. Vulkanen spuiten SO2 in de stratosfeer (de atmosfeerlaag boven ca. 15km). De SO2 wordt omgezet tot zwavelzuurdruppeltjes en vormt dus een dunne wolkenlaag, die een paar procent van het zonlicht terugkaatst. Hierdoor kan de aarde tijdelijk enkele graden afkoelen - tot na ruwweg een jaar de zwavelzuurdruppeltjes uitgeregend zijn. De Pinatubo-uitbarsting van 1991 injecteerde ca. 20 megaton SO2 en zorgde voor een afkoeling van 0,4 graden.
Als wij elk jaar kunstmatig een dosis SO2 in de stratosfeer blazen (stratosferische aerosolinjectie of SAI), zouden we waarschijnlijk een afkoeling van twee graden of meer kunnen bereiken. De vraag is of we dit willen. Ten eerste kost het geld: Ingenieurs hebben geschat dat het 40-200 miljard US$ zou kosten om met speciale vliegtuigen 20 megaton gas (ofwel één Pinatubo-lading) in de stratosfeer te spuiten. Het wereldwijde BBP is 80 biljoen $, dus SAI lijkt behoorlijk duur maar wel haalbaar. Ten tweede lost SAI niet alle milieuproblemen op - oceaanverzuring bijvoorbeeld - maar kan wel zelf gevaarlijke bijwerkingen hebben, zoals verschuiving van neerslagpatronen.
Is er een optimale balans tussen nadelen en voordelen?
Economie van de klimaatverandering
Onderzoekers van de Universiteit Utrecht gebruikten het Dynamic Integrated model of Climate and Economy (DICE) voor een grove schatting.
Figuur 1: Schets van het DICE model met Geoengineering.
DICE verbindt een simpel economisch model met een simpel klimaatmodel. Het economische model beschrijft hoe kapitaal en werkkracht voor productie zorgen. Een deel van de productie wordt geconsumeerd, een deel wordt geïnvesteerd in nieuw kapitaal. Hoe meer de bevolking kan consumeren, hoe blijer ze wordt; dus we willen nu en in de toekomst de consumptie maximaliseren. Helaas zorgt productie ook voor uitstoot van kooldioxide, waardoor het klimaat opwarmt en schade ontstaat, die weer de productie aantast. Daarom kan de mensheid in DICE ook geld steken in emissiereductie, dus nu geld (consumptie) offeren om in de toekomst minder schade te lijden.
Aan dit model hebben de onderzoekers geoengineering (SAI) toegevoegd: De mensheid kan nu ook geld in SAI steken. SAI kan onmiddellijk voor afkoeling zorgen, waardoor veel, maar niet alle klimaatschade voorkomen kan worden (bv. afsmelten van ijskappen en dus zeespiegelstijging kan worden afgeremd, maar oceaanverzuring niet). Bovendien zorgt SAI zelf voor wat schade.
Het model kent twee bronnen van onzekerheid. Ten eerste kan, zodra de temperatuurstijging boven de twee graden uitkomt, een “klimaat-kantelpunt” geactiveerd worden, wat voor extra schade zorgt (zoals versneld afsmelten van de Groenlandse ijskap). Ten tweede zou SAI onuitvoerbaar kunnen worden, bijvoorbeeld omdat blijkt dat de bijwerkingen gevaarlijker zijn dan gedacht.
Het model berekent nu de optimale combinatie van emissiereductie en SAI. Let wel: Dit is een simpel model waarin veel aannames moeten worden gemaakt, bijvoorbeeld over schadefuncties. De resultaten geven dus hooguit kwalitatieve indicaties, geen exacte voorspellingen.
Doe allebei!
Figuur 2: Optimale klimaatpolitiek met geoengineering (“Solar Radiation Management”) en emissiereductie (“Abatement”).
Rode lijnen zijn het gemiddelde over 10000 simulaties; dunne blauwe lijnen zijn voorbeeldsimulaties, en het lichtblauwe vlak geeft het bereik van mogelijke waarden aan. Blauwe sterretjes geven aan waar geoengineering moest worden opgegeven. Dit leidt tot een plotselinge toename in temperatuur en extra emissiereducties.
Gebruik emissiereductie én geoengineering! Dat is de hoofdboodschap van het model. Want ze vullen elkaar aan: geoengineering kan snel voor een flinke afkoeling zorgen, maar om ook op lange termijn de opwarming te beperken, hebben we emissiereducties nodig. Geoengineering alléén heeft teveel bijwerkingen en is te risicovol. En geoengineering is geen reden om emissiereducties uit te stellen: In een scenario mét geoengineering is de optimale emissiereductie amper langzamer dan zonder geoengineering. Geoengineering wordt dus vooral ingezet om extra afkoeling te bereiken, niet ter vervanging van emissiereducties. Echter, hoe meer waarde de mensheid aan de toekomst hecht, hoe meer geld ze nu in emissiereductie investeert, en hoe minder geoengineering nodig wordt.
Verder onderzoek
Zoals gezegd is er veel onzekerheid over de klimaateffecten van geoengineering. Veel onderzoekers vermoeden dat DICE te optimistisch is over de schade van klimaatverandering. Onlangs is geargumenteerd, dat DICE juist te pessimistisch is over de kosten van emissiereductie. Deze twee effecten zorgen ervoor, dat DICE te weinig emissiereducties aanbeveelt (zie Figuur 2: netto-nul wordt pas na 2200 bereikt!), maar in hun uitwerking op de optimale geoengineering werken ze elkaar juist tegen.
Er is dus nog veel onderzoek te doen eer we echt kunnen zeggen of geoengineering zinvol is. Maar twee voorlopige conclusies kunnen we alvast trekken:
— Geoengineering zou een nuttige aanvulling op emissiereducties kunnen zijn, en dient serieus onderzocht en bediscussieerd te worden.
— Geoengineering kan emissiereducties niet vervangen, dus emissiereducties moeten prioriteit krijgen.
Publicatie:
Koen G. Helwegen, Claudia E. Wieners, Jason E. Frank, Henk A. Dijkstra. Complementing CO2 emission reduction by solar radiation management might strongly enhance future welfare. Earth System Dynamics, published on 12 July 2019, https://doi.org/10.5194/esd-10-453-2019.
Contact: Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.