Geoengineering indebærer “store risici” for naturen, viser undersøgelser

En ny undersøgelse viser, at en reduktion af virkningerne af menneskeskabte klimaændringer ved hjælp af bioenergi med kulstofopsamling og -lagring – bedre kendt som BECCS – kan have store konsekvenser for dyreliv, skove og vandressourcer.

Den storstilede konvertering af eksisterende jord til BECCS-plantager kan medføre, at det globale skovdække falder med op til 10 %, og at biodiversitetens “intakthed” falder med op til 7 %, siger hovedforfatteren til Carbon Brief.

Et andet studie viser, at indførelsen af geoengineering ved hjælp af solenergi også kan true dyrelivet. Den nye forskning viser, at implementering – og derefter ikke opretholdelse – af en sådan teknologi kan medføre, at de globale temperaturer stiger hurtigt igen, hvilket gør mange arter ude af stand til at klare den kraftige ændring i forholdene.

De to undersøgelser gentager behovet for fuldt ud at overveje de mulige konsekvenser af implementering af geoengineeringsteknologier, hvis de anvendes til at mindske virkningerne af den globale opvarmning, siger forfatterne til begge undersøgelser til Carbon Brief.

Fundene fremhæver også, at “løsningen på den globale opvarmning er afbødning”, konkluderer den ene forfatter. “For at nå klimamålene er det nu afgørende at reducere CO2-emissionerne med det samme i stedet for at bruge skadelige teknologier til at kompensere for et mere afslappet tempo”, siger en anden forfatter.

Begynder BECCS

Den første undersøgelse, der er offentliggjort i Nature Climate Change, vurderer, hvordan brugen af BECCS kan påvirke forskellige aspekter af naturen, herunder skovdække, biodiversitet og ferskvandsressourcer.

BECCS er af mange blevet betegnet som en lovende “negativ emissionsteknologi”, hvilket betyder, at den kan bruges til at reducere mængden af CO2 i atmosfæren. BECCS indebærer ganske enkelt, at man afbrænder biomasse – f.eks. træer og afgrøder – for at generere energi og derefter opfanger de resulterende CO2-emissioner, inden de frigives til luften.

Og selv om BECCS i stor skala endnu ikke er blevet demonstreret på kommercielt grundlag, er det allerede medtaget af forskere i mange af de modellerede “veje”, der viser, hvordan den globale opvarmning kan begrænses til 2C over det førindustrielle niveau.

Nogle forskere håber, at BECCS kan bruges til at opsuge noget af den CO2, der frigives af menneskelig aktivitet, hvilket igen kan hjælpe verden til at opnå “netto-nul”-emissioner.

Den nye undersøgelse undersøger, om dette kan opnås uden at forårsage for stor skade på mange aspekter af naturen.

BECCS kan skabe problemer for naturen ved at optage en stor mængde jord, vand og andre ressourcer, forklarer hovedforfatter Vera Heck fra Potsdam Institute for Climate Impacts Research (PIK).

Hendes undersøgelse viser, at anvendelse af BECCS i stor skala kan være forbundet med “store risici” for naturen. Hun siger til Carbon Brief:

“Anvendelse af biomasseplantager i stor skala til at udvinde CO2 fra atmosfæren kan bidrage til klimabeskyttelse, men kan føre til overskridelse af mange andre miljømæssige grænser, hvilket indebærer store risici for biodiversitet, næringsstof- og vandkredsløb og arealanvendelse. Derfor kan biomasse som middel til fjernelse af CO2 kun være et begrænset bidrag til bæredygtige klimaafbødningsveje.”

Trukket til grænsen

I undersøgelsen vurderede forskerne, hvordan BECCS kunne påvirke de ni “planetariske grænser”.

Ideen med planetariske grænser er at identificere, hvor meget mennesket kan udvikle og bruge Jordens ressourcer, mens det holder sig sikkert inden for grænserne for, hvad planeten kan tåle. Fire ud af de ni planetariske grænser, herunder klimaforandringer, er allerede blevet overskredet som følge af menneskelig aktivitet.

Du kan se de ni grænser i grafikken nedenfor, som også viser status for hver enkelt af dem ifølge en Science-undersøgelse fra 2015.

For at forstå, hvordan BECCS kan påvirke de planetariske grænser, kørte forskerne en række modeller, der både tog højde for fremtidige klimaændringer og for, hvordan landbrugets arealanvendelsesmønstre kan variere i fremtiden.

For hvert scenarie beregnede forskerne, hvor mange BECCS-plantager der kunne oprettes, samtidig med at de holdt sig inden for den “sikre” zone af de planetariske grænser. Forskerne anså “sikker” for at betyde gennemførelse af BECCS uden yderligere skade på planetgrænserne.

De finder, at gennemførelse af BECCS inden for de sikre grænser kan give mulighed for negative emissioner på op til 60 mio. tons kulstof om året. Det svarer til mindre end 1 % af de nuværende globale CO2-emissioner, siger Heck.

Tager risici

Forskerne vurderede også, hvor meget kulstof der kunne opfanges, hvis BECCS blev gennemført inden for “risikable” grænser. Denne definition tillod yderligere skader på de planetariske grænser, mens man stadig forhindrede en bevægelse ind i “højrisiko”-zonen (se tidligere grafik).

Dette ville give mulighed for negative emissioner på omkring 1,2 mia. til 6,3 mia. ton kulstof, afhængigt af hvilken type bioenergi, der anvendes, fandt forskerne.

For at opnå den højeste mængde negative emissioner ville det kræve anvendelse af konvertering af biomasse til brint med kulstofopsamling og -lagring. Men den teknologi, der er nødvendig for at lette omdannelsen af biomasse til brint, er stadig langt fra at være levedygtig, siger Heck.

Det kan imidlertid have store konsekvenser for miljøet at gennemføre BECCS inden for risikable grænser, tilføjer hun:

“De risikable scenarier indebærer en betydelig risiko for at udløse negativ feedback fra jordsystemet og kan underminere jordsystemets stabilitet og modstandsdygtighed.”

Men blandt virkningerne kan indførelsen af BECCS inden for de risikable grænser medføre, at det globale skovdække falder med 10 %, og at biodiversitetens “intakthed” falder med 7 %. Det skyldes, at en stor mængde jord vil skulle omdannes til biobrændstofplantager, siger Hecks.

Oven i dette kan det ekstra vandbehov, der stammer fra alle de nyoprettede BECCS-plantager, være mere end dobbelt så stort som det, der kræves af det globale landbrug, tilføjer Hecks.

Den nye forskning bekræfter tidligere resultater, at BECCS kan have en “betydelig negativ indvirkning på jord og ferskvand”, siger professor Pete Smith, professor i plante- og jordbundsvidenskab ved University of Aberdeen, som ikke har været involveret i forskningen. Han siger til Carbon Brief:

“Forfatterne finder, at det er risikabelt at satse på udbredt BECCS, men at der er regioner, hvor risikoen er lav. Denne undersøgelse er robust og er med til at flytte den nuværende debat væk fra de nuværende polariserede holdninger om, at “BECCS altid er dårligt” eller “BECCS altid er godt”. Der er behov for flere integrerede vurderinger som denne for at styrke det evidensgrundlag, som beslutningerne om negative emissioner skal baseres på.”

Simulering af geoengineering på solenergi

Den anden undersøgelse, der er offentliggjort i Nature Ecology & Evolution, undersøger, hvordan indførelsen af geoengineering på solenergi kan påvirke biodiversiteten.

Solær geoengineering eller “styring af solstråling” (SRM) beskriver en række metoder – som alle fortsat er hypotetiske – til kunstigt at reducere sollyset på Jordens overflade for at dæmpe den globale opvarmning.

Den nye undersøgelse fokuserer på virkningerne af en type SRM, som indebærer, at der sprøjtes aerosoler ind i stratosfæren. Når først aerosolerne er i atmosfæren, er det blevet foreslået, at de kan danne et beskyttende slør omkring Jorden, som er i stand til at reflektere sollyset og dermed afkøle planeten.

Aerosoler har en begrænset levetid i stratosfæren og skal udsendes med regelmæssige tidsintervaller for at være effektive. Hvis frigivelsen af aerosoler pludselig blev stoppet, kunne de globale temperaturer hurtigt stige igen.

Den nye undersøgelse viser, at denne pludselige ophør af SRM ville gøre mange arter ude af stand til at klare den hurtige ændring i miljøforholdene, siger forfatteren af undersøgelsen, professor Alan Robock fra Rutgers University. Han siger til Carbon Brief:

“De vigtigste resultater er, at enhver gennemførelse af stratosfærisk geoengineering kunne ende katastrofalt for mange arter. Selv om det, hvis geoengineering nogensinde blev gennemført, ikke ville give mening at afslutte den brat, er der troværdige scenarier, hvor dette kunne ske. Bør samfundet nogensinde løbe den risiko?”

Modellering af et globalt skift

For at forstå, hvordan en hurtig afslutning af solgenerering kan påvirke dyrelivet, brugte forskerne modeller til at sammenligne ændringer i temperatur og nedbør under et scenarie, hvor SRM kører fra 2020 til 2070, med et scenarie uden geoengineering og med et mellemliggende niveau af drivhusgasemissioner (RCP4.5).

Forskerne beregnede derefter “klimahastighederne” for hvert scenarie, som kvantificerer hastigheden og retningen af skiftende klimaer.

Resultaterne er vist på nedenstående diagrammer, som viser ændringen i temperaturhastigheden for (a) et modelleret scenarie, der viser indførelsen af SRM, (b) ophør af SRM, (c) det nuværende klima mellem 1960 og 2014 og (d) en ikke-manipuleret verden med moderate emissioner.

I diagrammet betyder dyb rødt en hurtig stigning i temperaturstigningstakten, mens blåt viser en hurtigt faldende temperatur.

Resultaterne viser, at mens gennemførelsen af solgeoengineering kan medføre et forholdsvis hurtigt fald i temperaturerne, kan en pludselig afslutning medføre hurtige stigninger, når temperaturerne igen stiger.

Temperaturændringerne under afslutningen af SRM kan være to til fire gange større end dem, der forårsages af selve klimaændringerne, konkluderer forskerne. Undersøgelsen finder også lignende – om end ikke så drastiske – ændringer i nedbørsmængden.

Denne store ændring i miljøforholdene kan efterlade mange arter ude af stand til at tilpasse sig og i stor risiko for udryddelse, siger forskerne.

Dyr, der ikke har let ved at tilpasse sig nye miljøer, såsom arter, der findes i tropiske regnskove og små ø-levesteder, vil være mindst i stand til at tilpasse sig disse ændringer, tilføjer de. Risikoen kan være størst for langsomt bevægende padder, bemærker forskerne i deres artikel:

“Mens forskellene i klimahastighed mellem terrestriske hotspots for nogle taxa er små, tyder det, at amfibiernes biodiversitetshotspots har de højeste temperaturhastigheder fra pludselig ophør, på, at de øgede udryddelsesrisici vil være særligt alvorlige for denne gruppe.”

Med andre ord findes et stort antal padder i områder, der forventes at blive mest påvirket af en pludselig SRM-terminering.”

Den nye forskning er et vigtigt bidrag til den “bredere samtale” omkring risiciene ved geoengineering med solenergi, siger Dr. Ben Kravitz, en klimaforsker fra Pacific Northwest National Laboratory, som ikke var involveret i den nye forskning. Han siger til Carbon Brief:

“Selv om der er mange spørgsmål, der opstår, når man taler om økosystemer, er denne undersøgelse, så vidt jeg ved, det første kvantitative kig på, hvad der kan ske med biodiversiteten under forskellige scenarier for geoengineering. Og det er vigtigt, at undersøgelsen blev udført ved hjælp af flere klimamodeller, hvilket betyder, at vi har et skøn over, hvor robuste modellernes reaktioner er.”

Forskningen understreger behovet for at udvikle en styringsramme for geoengineering, siger Janos Pasztor, administrerende direktør for Carnegie Climate Geoengineering Governance Initiative (C2G2).

“Denne artikel er netop den slags forskning, vi har brug for for at hjælpe os til bedre at forstå risiciene og de potentielle fordele ved injektion af stratosfærisk aerosol. Derfor skal en del af de indledende styringsrammer for SAI omfatte forskning, herunder tilskyndelse til mere forskning, der resulterer i en afklaring af risici og potentielle fordele ved SAI.”

Find ‘løsningen’

Resultaterne viser, at en dæmpning af den globale opvarmning ved hjælp af solteknik kan være forbundet med “mange mulige risici”, siger Robock. Det tyder på, at en reduktion af de globale emissioner vil være den bedste måde at begrænse de fremtidige klimaændringer på, siger han:

“Løsningen på den globale opvarmning er afbødning. Det er ikke for sent at gå hurtigt over til vind- og solenergi og hurtigt reducere vores CO2-emissioner til atmosfæren.”

Mitigering af klimaændringer gennem brug af BECCS er også forbundet med “betydelige” risici, siger Heck:

“Det ville være risikabelt at satse på BECCS som en strategi for at nå Parisaftalen. Bemærkelsesværdige negative emissioner fra biomasseplantager kommer på bekostning af et enormt pres på det globale miljø som helhed.”

“For at nå klimamålene er det nu afgørende at reducere CO2-emissionerne med det samme i stedet for at bruge skadelige teknologier til at kompensere for et mere afslappet tempo.”