地球の気候は「終了衝撃」の状態にありますか？

この年は2050年であり、世界は地球温暖化を止める方法を考案したと想像してください。いいえ、温室効果ガスの排出を切断するという努力をするのではなく、反射粒子を太陽を暗くする成層圏に噴霧することによって。戦略は機能します：地上レベルの温度は安定し、大気中の二酸化炭素濃度のエスカレートにもかかわらず、通常のように生命が続きます。

突然、何かがうまくいかない。スプレーガンは故障し、お金がなくなり、パンデミックヒットまたは地球大戦が作戦を混乱させます。いずれにせよ、長年の鬱積した排出量が有効になると、惑星は速く熱くなり始めます。生態系は対処できず、野生生物は大量に滅び、社会的混乱が続きます。

この悲惨なシナリオと、気候科学者によって「終了衝撃」と名付けられたようなサイエンスフィクションのような状況。しかし、ほとんどの人が気付いていないのは、過去数年にわたって、私たちはそのバージョンを直接体験してきたということです。

石炭火力発電所を閉鎖し、輸送燃料の清掃により、大気質を改善するためのグローバルな行動は、ここ数十年で何百万人もの命を救ってきました。しかし、反対に、大気汚染は惑星を冷却することもできます。それを除去すると、世界中の天気をゆがめた温暖化の急増が解放されました。

気候モデリングの進歩のおかげで、私たちは今、稲妻、熱波、海の生態系に対するクリーンな空気に対するドライブの真の影響を理解し始めています。さらに、これらの変更は、SFプロポーションの終了ショックがどのように見えるかのティースターである可能性があります。 「それは間違いなく何が起こるかのプレビューを提供します」とNASAのTianle Yuan氏は言います。

大気汚染の抑制

中国で2012年に時計を巻き戻すと、大気質の低下に窒息した国が見つかります。脳卒中、心臓病、肺がんの症例から年間100万人以上の死亡があり、粒子状物質汚染に関連していました。この問題に対する大衆の怒りは高まり、全国に巨大で暴力的な抗議が爆発しました。

政府は行動を強いられ、発電所や産業用地に厳格な汚染防止を課し、石炭火力よりも再生可能エネルギー開発を促進しました。 It led to a rapid and dramatic drop in the rates of particulate matter and sulphur dioxide pollution, with emissions down by half and two-thirds, respectively, since 2012. In a similar vein, in 2020 the International Maritime Organization (IMO) introduced new rules on emissions from ships, curbing the amount of sulphur dioxide pollution ejected over smoggy port cities and the open oceans by over two-thirds that year.

これらの行動は何百万もの命を救い、公衆衛生を改善し、酸性雨のような環境問題を抑制しました。しかし、キャッチがあります：硫黄エアロゾルは惑星を冷却するのに役立ちます。これは2つの主な方法で起こります。まず、彼らは小さな鏡のように振る舞い、日光を宇宙に戻すことを反映しています。第二に、それらは凝縮液滴の形成のために核として機能し、雲をより密度が高く、より反射的にするのに役立ちます。 「エアロゾル粒子の数が増加すると、液滴の数が増え、液滴表面積全体が増加し、日光の反射が大きくなります」とワシントン大学のロバートウッドは説明します。

気候科学者は、1970年代からこの冷却効果について知っています。不確実性の範囲は大きいものの、温室効果の排出量を約0.5°C減らすのに役立ちました。

したがって、大気質を改善するための努力が、地球温暖化の副次的な順序で到来したことは驚くことではありません。東アジアだけでの汚染を減らすための行動は、1850年以降の地球温度の5％を占めています、と今年初めに発表された研究は示しています。

極端な天候が変わります

気候科学者を驚かせたのは、世界の一部の地域がエアロゾル汚染の除去に対する地域レベルで異常で極端な反応を経験したことです。しかし、これらの効果をシミュレートできるようになった気候モデルの改善のおかげで、このような努力が世界中の極端な天候の温暖化と変化のホットスポットをどのように引き起こすかを前例のない詳細に理解できます。

たとえば、船舶の煙突からのエアロゾル粒子が少ないため、電動帯電した氷の結晶を生成するために、輸送車線よりも稲妻のストライキが少ないようになりました。一方、他の地域では、熱帯低気圧の増加、海水の温かいパッチの出現、またはより激しい熱波が発生しています。これらの変化は、エアロゾル汚染の傾向が気候シミュレーションに追加される場合にのみ説明できます。 「これがどれだけどれだけ気付いたと思いません [pollution removal] ノルウェーの国際気候環境研究センターのBjørnSamsetは、次のように述べています。

実際、これらの変化の規模と多様性により、一部の研究者は、汚染エアロゾルの迅速な除去を「終了ショック」として説明するようになりました。たとえば、Yuanは、IMOの配送規制の影響を「グローバルな影響を伴う不注意な地理エンジニアリング終了ショック」として説明しています。

「燃料規制の意図は、これらのエアロゾルが人間の健康、沿岸の都市、または一般的な人口に与える影響を制限することでした」と彼は言います。 「しかし、あなたがそれらを減らすとき [kinds] 汚染の排出量は、空気中のエアロゾル粒子の数を削減するのと同じ効果があります。」これは、エアロゾルを成層圏に注入して日光を反映する提案された地理エンジニアリング戦略の逆の効果であるため、彼はそれを一種の「リバースジオエンジニアリング」と表現しています。

当然のことながら、中国では最大の変化のいくつかが現れています。 2022年、中国東部の本土の熱波は、国のきれいな空気の改善により、最大0.5°Cのより強烈でした。しかし、奇妙な「テレコネクション」もあります。これは、世界の一部の変化が数万マイル離れた気候シフトを引き起こすときに言及するために気候科学で使用される用語です。過去10年間のアラスカ近くの太平洋で「暖かい塊」と呼ばれる重度の海洋熱波の突然の出現は、中国のエアロゾル汚染削減の別の結果かもしれません。

研究者は、昨年の論文で、東アジアの汚染排出量の削減により、沿岸地域が温かく暖かくなり、太平洋の水温の急増につながった気象システムの連鎖反応を引き起こすことを提案しました。これらの温かい塊には、魚の消滅と有毒藻類の花が一般的に見られます。 「人為的エアロゾルの強制の影響は、私たちが思っていたよりも複雑で広範囲に及ぶ」と、Qingdaoの中国海洋大学のXiao-Tong Zhengは言います。

サンゴの漂白

海洋環境の損傷は、輸送による硫黄エアロゾルの減少によっても引き起こされています。 6月に公開され、まだピアレビューされていない研究によると、すでに気候変動から圧力をかけられているオーストラリアの大きな障壁リーフは、輸送の清掃の結果、さらに暖房に苦しんでおり、サンゴを漂白のリスクにさらしています。

この効果は非常に極端であるため、一部の研究者は、IMOが硫黄からの冷却効果の一部を回復するために、公海の汚染規則を緩和する必要があることを示唆しています。港から遠く離れた遠隔海の地域では、コンテナ船からの排出量が健康的な影響を与える可能性は低いため、サンゴの漂白などの生態系の影響を考慮する必要があるという考えがあります。

調査結果は、エアロゾル汚染が世界の他の場所の気候変動の最悪の結果のいくつかを避けている可能性があることを示唆しています。サムセットは、インドのモンスーンを指しています。インドのモンスーンは、国の年間降雨量の4分の3以上を供給する重要な夏の土砂降りです。全体として、インドのモンスーンの雨が近年激化しており、温室効果ガスの排出量がインド洋のモンスーン風を強化した結果、破壊的な洪水につながる土地のより重い降雨パターンを駆動します。しかし、エアロゾルが大気を冷やし、降雨力を弱めるため、この効果はインドと中国の高レベルの大気汚染によって大幅に減衰されています。

それは、インドが国が気候の変化を計画していると考える重要な要素です。進行中の温室効果ガスの排出量はモンスーンを強化し続けますが、インドはエネルギー源をきれいにするために大気汚染を削減するために、すぐに米国、ヨーロッパ、中国に従うことが期待されています。それはエアロゾルの湿潤効果を除去するだろう、とサムセットは言う。 「突然、あなた [would] モンスーンの非常に強い強化を見てください」と彼は言います。「それは、地域のエアロゾルの変化を理解するための運転の動機です。将来の変化をよりよく予測し、より良い計画を立てることができます。」

最も極端な変化は地域的ですが、エアロゾル汚染の急速な削減は、温暖化のペースにも世界的な影響を与えました。 Yuanの2024年の研究は、IMOの出荷規制が1980年以来の割合と比較して2020年代の世界の海洋の倍率（またはそれ以上）につながる可能性があることを示唆しています。

しかし、一部の研究者は、クリーンな空気に対する惑星の反応を「終了衝撃」として説明することに警戒しています。英国エクセター大学のジェームズ・ヘイウッドは、地理エンジニアリングスキームの急激な停止に起因する本格的なショックははるかに深刻であると主張しています。この用語は、気温が非常に迅速にジャンプし、生態系が対処できないほど大きなマージンによって適用されると彼は言います。 「終了効果は、飛躍の大きさの場合にのみ問題になります [in temperatures] 世界的および地域的に前例のないものです」と彼は言います。

たとえば、IMOの配送規制は、地球温暖化を最大3年促進しているとヘイウッドは言います。つまり、変化のマージンは、本格的な終了ショックになるほど劇的ではないということです。 「3年間の地球温暖化が瞬時にリリースされることに対する生態系の適応には、それほど大きな問題はありません」と彼は言います。 「問題は、非常に短い時間で30年の地球温暖化がリリースされた場合です。」

セマンティクスに関係なく、ここでは、将来の大規模なジオエンジニアリング介入の潜在的なリスクと機会を理解するための重要な教訓があるかもしれません。科学者や起業家がサンゴ礁や極地の海氷などの世界で最も脆弱な生態系のいくつかを救うためにスクランブルを奪うにつれて、ソーラージオエンジニアリングに関する研究関心が高まっています。 SamsetやZhengを含む研究者は、このような意図的な介入は、エアロゾルの排出量の変化が天気パターンにどのように供給されるかについてのデータによって通知される可能性があると言います。しかし、不適切に処理された場合、Zhengは「ジオエンジニアリングは、特定の地域で気候変動シグナルと極端なイベントを悪化させる可能性がある」と警告します。

これは、ニューヨーク州のコーネル大学のダニエレ・ビジョンが共有する感情です。 「私にとって、最大の教訓は、私たちの複雑な世界に「リスクのない」決定がないということです。地球工学は魔法の杖ではなく、私たちの問題がなくなることではありません。」