نماذج المناخ تشير إلى تزايد أهمية الهندسة الجيوتقنية في السنوات القادمة

مع تزايد مستويات البحر وتقديمها لتحدٍ، وجد العلماء طريقة لمكافحة هذا التأثير لتغير المناخ، الذي يسببه الاحترار العالمي. تُعرف هذه الظاهرة بالاحترار العالمي، وتشير إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب وتُعد أحد أكبر التهديدات اليوم.

التغييرات طويلة الأمد في درجات الحرارة وأنماط الطقس هي ظاهرة طبيعية مستمرة منذ زمن طويل. ومع ذلك، يؤكد العلماء أن وتيرة هذا التغيير قد تسارعت بشكل ملحوظ منذ القرن التاسع عشر، ويرجع ذلك أساسًا إلى الأنشطة البشرية.

يحدث الاحترار العالمي عندما تمتص الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون، أكسيد النيتروز، والميثان ضوء الشمس والإشعاع الشمسي. ثم تحبس هذه الملوثات الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة. يربط العلماء ذلك بزيادة موجات الحرارة الشديدة، حرائق الغابات، الجفاف المتكرر، الأعاصير الأكثر تدميراً، الأمطار الغزيرة، وتفاقم أنماط الطقس.

أحد التأثيرات الأخرى للاحتَرار العالمي، كما ذُكر سابقًا، هو ارتفاع مستويات البحر نتيجة ذوبان الأنهار الجليدية وصفيحات الجليد على الأرض. تشير التوقعات إلى أن ارتفاع مستوى البحر من غرينلاند وحده قد يصل إلى حوالي 10 سم بحلول عام 2100. مستقبل صفيحة الجليد واستقرارها على المدى الطويل يعتمدان على مدى الاحترار الصيفي الذي تتعرض له.

لتخفيف آثار تغير المناخ وحماية الأراضي الساحلية المكتظة بالسكان من أن تصبح غير صالحة للسكن، يقترح العلماء عدة حلول، بما في ذلك الهندسة الجيوتقنية، التي تهدف إلى تعديل جوانب من الأنظمة الطبيعية للأرض—مثل التربة، المحيطات، والغلاف الجوي—لمواجهة تغير المناخ.

تشمل الهندسة الجيوتقنية تدخلات واسعة النطاق ومتعمدة من صنع الإنسان، مما يفتح إمكانية تعديل البيئة لتجنب أسوأ سيناريوهات الاحترار. هناك نوعان رئيسيان من استراتيجيات الهندسة الجيوتقنية: إدارة الإشعاع الشمسي (SRM) وإزالة ثاني أكسيد الكربون (CDR).

SRM، أو الهندسة الجيوتقنية الشمسية، تهدف إلى تبريد الكوكب عن طريق عكس جزء صغير من طاقة الشمس إلى الفضاء. تشمل الطرق المقترحة تعزيز الألبيدو، عواكس فضائية، ورذاذات الستراتوسفير.

في الوقت نفسه، يركز CDR، أو الهندسة الجيوتقنية الكربونية، على إزالة عوامل الاحترار مثل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي عبر تقنيات مثل التشجير، الفحم الحيوي، التقاط الهواء المحيط، تخصيب المحيط، تعزيز قلوية المحيط، والتآكل المعزز.

تهدف زرع السحب إلى تعزيز تساقط الثلوج الشتوية وزيادة حزم الثلوج الجبلية، وبالتالي معالجة التلوث وتعزيز إمدادات المياه الطبيعية للمجتمعات المحيطة. أبلغت العديد من الدراسات حول زرع السحب عن نجاح كبير.

إنقاذ الأنهار الجليدية المتدهورة عبر الهندسة الجيوتقنية

نظرًا لإمكانات الهندسة الجيوتقنية، اجتمع فريق دولي من الباحثين من جامعة لابلاند، فنلندا، ومعهد علوم درجات الحرارة المنخفضة، جامعة هوكايدو، لاستخدام تقنية الهندسة الجيوتقنية المسماة حقن الرذاذ الستراتوسفيري أو SAI على ذوبان صفيحة الجليد.

في هذه الطريقة، يتم إدخال الرذاذ صناعيًا إلى الطبقة الثانية من غلاف الأرض الجوي، أي الستراتوسفير، بواسطة الطائرات أو البالونات عالية الارتفاع. يخلق ذلك تأثير تبريد بزيادة الألبيدو وتظليل الأرض عالميًا.

بموجب اتفاقية باريس لعام 2015، التزمت الدول بتقليل انبعاثات الغازات الدفيئة بهدف خفض خسائر صفيحة الجليد إلى ما بين الثلث والنصف من مستوياتها الحالية. ومع ذلك، تشير الدراسة إلى أن إحداث تبريد إضافي عن طريق حقن الرذاذ في الستراتوسفير بمعدل يقارب ربع معدل انفجار جبل بيناتوبو في الفلبين قد يقلل خسارة صفيحة الجليد بنحو 30٪ مقارنةً بالخفض الممكن تحقيقه من خلال أهداف الانبعاثات في اتفاقية باريس.

عندما انفجر جبل بيناتوبو في الفلبين، حقّبت حوالي 15 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت إلى الستراتوسفير، مما تسبب في انخفاض متوسط درجة الحرارة العالمية بمقدار 0.6 درجة مئوية خلال الـ 15 شهرًا التالية.

الآن، باستخدام SLA، يرغب العلماء في محاكاة ذلك الانفجار البركاني. تحافظ طريقة الهندسة الجيوتقنية الرذاذية هذه على حجم كل من الأنهار الجليدية الصغيرة والأنهار الجليدية المتسربة بالقرب من أحجامها الحالية.

عند فحص فعالية استخدام SAI في إبطاء فقدان الجليد المتوقع في القارة القطبية الجنوبية، وجدت دراسة من نوفمبر 2023 أن فقدان الجليد في المنطقة يمكن إبطاؤه باستخدام SAI. ومع ذلك، تعتمد النتائج على موقع حقن الرذاذ. أظهر وضع الجسيمات بين 30° شمالًا و30° جنوبًا، مع الغالبية في نصف الكرة الجنوبي، أفضل إمكانات لإبطاء فقدان الجليد في القارة القطبية الجنوبية.

الآن، يجرب الباحثون هذه الطريقة في غرينلاند، حيث تُعد أنهار جليدية مثل جاكوبشافن، 79N، زاكاريا إستروم، وبترمان من أسرع الأنهار الجليدية تدهورًا في العالم.

وفقًا للدراسة التي نُشرت في مجلة البحوث الجيوفيزيائية، يمكن التخفيف من ارتفاع سطح الأرض ومستوى البحر (SLR) نتيجة الخسائر الديناميكية من صفيحات الجليد وذوبان السطح عن طريق تبريد صفيحة الجليد والمحيطات عبر الهندسة الجيوتقنية الشمسية.

لتقدير مساهمة ارتفاع مستوى البحر من صفيحة جليد غرينلاند، استخدم الفريق نموذجين ديناميكيين مدفوعين بتغييرات في ميزان الكتلة السطحية (SMB). أحد النماذج يتضمن مسار التركيز التمثيلي (RCP) 4.5، وهو طريقة لنمذجة التطور المحتمل للمناخ المستقبلي اعتمدتها الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC). والنموذج الآخر هو مشروع مقارنة نماذج الهندسة الجيوتقنية G4.

على مدار الفترة من 2020 إلى 2090، وُجد أن فقدان الكتلة تحت نموذج G4 يتراوح بين 31٪ إلى 38٪. بينما تتفاوت خسائر الانقسام، يشير كلا النموذجين إلى خسائر كبيرة في تصريف الجليد، تتراوح بين 15٪ و42٪. لا يزال قياس انقسام الجبال الجليدية، أي انقسام قطع الجليد من حافة النهر الجليدي، مهمة صعبة فيما يتعلق بفقدان جليد غرينلاند.

لدراسة التأثيرات المحتملة لـ SAI، استخدم الباحثون نموذج SICOPOLIS (نموذج ثلاثي الأبعاد/حراري يحاكي تطور صفيحات الجليد الكبيرة والقبعات الجليدية). قام الفريق بمحاكاة التغييرات في صفيحة جليد غرينلاند للفترة من 1990 إلى 2090 تحت سيناريوهات RCP8.5، RCP4.5، وGeoMIP G4.

أظهرت المحاكاة أن حقن الرذاذ الستراتوسفيري لثاني أكسيد الكبريت له “تأثير وقائي واضح” على صفيحات جليد غرينلاند.

تحت سيناريو RCP8.5، وهو أسوأ سيناريو لتغير المناخ يتميز بأعلى الانبعاثات والاحترار المستمر، يساوي فقدان الجليد المتوقع ارتفاع مستوى البحر بحوالي 90 مم. الانتقال إلى RCP4.5، وهو سيناريو يمثل مسارًا متوسطًا مع مستويات انبعاثات يمكن تحقيقها تحت الظروف الحالية، سيؤدي إلى ارتفاع مستوى البحر بنحو 60.6 مم. تحت GeoMIP G4، الذي يتضمن RCP4.5 بالإضافة إلى حقن 5 ملايين طن متري من ثاني أكسيد الكبريت سنويًا بين 2020 و2070، سيقتصر فقدان الجليد على ارتفاع مستوى البحر بمقدار 37.6 مم فقط.

وُجد أن النتائج مشابهة عندما تم تقييم جميع هذه السيناريوهات باستخدام نموذج Elmer/Ice، وهو نموذج مخصص آخر للصفائح الجليدية سريعة التغير.

“بينما تُظهر هذه الدراسة أن SAI يمكن أن يساهم في حماية صفيحة جليد غرينلاند، وبالتالي، ربما، جميع الغطاء الجليدي على الأرض، فإن الهندسة الجيوتقنية موضوع جدلي للغاية.”

– الأستاذ رالف غريف، الذي شارك في قيادة الدراسة مع الأستاذ جون سي. مور

أضاف:

“المسألة الأكبر هي أنها تتعامل فقط مع أعراض الاحترار العالمي، لا مع أسبابه الجذرية—وقد تؤخر حتى التغييرات المطلوبة لمعالجة هذه الأسباب. علاوة على ذلك، بسبب التعقيد الهائل للأنظمة الطبيعية على الأرض، من المستحيل التنبؤ بدقة بالنتائج الإيجابية والسلبية التي قد تنتج.”

هل الهندسة الجيوتقنية هي مستقبل حلول المناخ؟

العلم وراء الهندسة الجيوتقنية واعد، لكنه لا يزال غير مستكشف إلى حد كبير. على سبيل المثال، حجب حرارة الشمس لمواجهة الارتفاع المستمر في درجات الحرارة العالمية يبدو طريقة واضحة وفعّالة. ومع ذلك، قد تتسبب هذه الخطط في آثار طويلة الأمد أخرى على المناخ.

لقد جُادل بأن الاستخدام التعسفي لتقنيات مثل SAI ليس فقط غير متوافق مع التنمية المستدامة بل أيضًا يتعارض مع العدالة المناخية. قد تكون هذه القضايا مصدرًا جديدًا للتوترات الجيوسياسية. ولا ننسى أن تنفيذ مثل هذه الإجراءات له تأثير متباين على إنتاج الغذاء.

كما أشار أحد الدراسات، عند اختيار تدخل مناخي معتدل، من المرجح أن تشهد المناطق المتوسطة العرض، مثل أمريكا الشمالية وأوراسيا، زيادة في إنتاج الغذاء بفضل SAI. في المقابل، يمكن أن يؤدي رش كميات كبيرة من الكبريت الجوي إلى زيادة في أمريكا الوسطى، المكسيك، الكاريبي، النصف العلوي من أمريكا الجنوبية، أجزاء من الشرق الأوسط، معظم أفريقيا والهند، جميع جنوب شرق آسيا، ومعظم أستراليا.

هذا يوضح أن المناطق الباردة قد تفضّل عدم التدخل، حيث قد تستفيد من الاحترار نتيجة تغير المناخ، على عكس البلدان الاستوائية التي قد تفضّل مستويات عالية من التدخل للحصول على درجات حرارة أبرد من أجل زيادة المحاصيل.

لكن هذا ليس كل شيء. في عام 2020، وجد علماء MIT أن مقترحات الهندسة الجيوتقنية الشمسية قد تضعف مسارات العواصف خارج المناطق القطبية. وهذا يعني عواصف شتوية أقل قوة وكذلك ظروف راكدة في الصيف. كما يؤثر ذلك على دوران مياه المحيطات، وبالتالي على استقرار صفيحات الجليد. لذا، لا تعكس الهندسة الجيوتقنية تغير المناخ فحسب، بل تحمل إمكانية “إحداث تغييرات جديدة في المناخ.”

لهذا السبب يعتقد الكثيرون أن الهندسة الجيوتقنية حل مؤقت لأزمة المناخ. ومع ذلك، خلال العقد الماضي، أجرى العديد من الباحثين دراسات لفحص ما إذا كانت الهندسة الجيوتقنية يمكن أن توفر لنا بديلًا جادًا.

تستحق هذه التقنيات الاستكشاف بسبب انخفاض الانبعاثات بوتيرة بطيئة جدًا لتحدث تأثيرًا فوريًا على تغير المناخ. علاوة على ذلك، توفر بعض التقنيات، مثل الأساليب العاكسة للضوء، فوائد القابلية للعكس، السرعة، وتكلفة نسبية معقولة.

مؤخرًا، أشار ديفيد دبليو كيث، أستاذ العلوم الجيوفيزيائية ومؤسس مبادرة هندسة أنظمة المناخ في جامعة شيكاغو، ووايك سميث، محاضر في كلية البيئة بجامعة ييل وباحث زميل في كلية كينيدي بجامعة هارفارد، في مقالة MIT إلى أن نشر الهندسة الجيوتقنية يجب أن يتم على نطاق صغير.

فيما يتعلق بـ SAI، يقترح المؤلفون أن مجموعة من الدول تبدأ بنشر تجريبي فرعي خلال حوالي خمس سنوات لإحداث تغييرات واضحة في تركيبة الستراتوسفير. كتبوا:

“إن نشرًا فرعيًا مُدارًا جيدًا سيفيد البحث من خلال تقليل الشكوك المهمة حول SAI.”

بينما بدءًا بنشر شامل مباشرة غير حكيم وغير معقول، فإن البداية البطيئة ستوفر لنا عكسًا تدريجيًا للاحتَرار. وهذا يُسهل التحسين ويقلل من فرص حدوث أي تأثيرات غير متوقعة.

سيوضح النشر الفرعي على مدى عقد من الزمن تقنيات التخزين والتوزيع للنشر على نطاق واسع. سيُقيّم قدرات الرصد ويوضح كيفية حمل الكبريتات في الستراتوسفير وتفاعلها مع طبقة الأوزون. بشكل عام، سيوفر لنا ذلك فهماً أفضل للعقبات العلمية والتكنولوجية أمام النشر على نطاق واسع. قال ديفيد:

“إذا كنا على صواب في أن مثل هذه النشرات الفرعية ممكنة، فقد يحتاج صانعو السياسات إلى مواجهة الهندسة الجيوتقنية الشمسية—وعدها وإمكاناتها المزعزعة، وتحدياتها العميقة على الحوكمة العالمية—في وقت أبكر مما يُفترض الآن على نطاق واسع.”

في الوقت الحالي، يظل التركيز للجميع على المزيد من البحث، كما أظهر لجنة تجاوز المناخ من خلال الدعوة إلى إيقاف طرق الهندسة الجيوتقنية التجريبية حتى يتم بحثها بعمق.

أصدرت اليونسكو تقريرًا في نوفمبر 2023 دعا أيضًا إلى تقييم المخاطر الأخلاقية والاجتماعية والثقافية لمثل هذه الأساليب ودعت إلى حظر استخدامها كسلاح. كما حثت الدول على إبرام اتفاقيات لتجنب مخاطر التوزيع غير المتساوي المكاني للآثار.

علاوة على ذلك، ذكر التقرير أن المصالح السياسية أو الاقتصادية لا ينبغي أن تتدخل في البحث العلمي حول الهندسة الجيوتقنية. وأضاف:

“إن مشاركة المعرفة العلمية وبيانات البحث هي مسؤولية عالمية لأي شخص يشارك في أبحاث المناخ، بما في ذلك الهندسة المناخية، لضمان صنع سياسات مستنيرة ونقاش عام حول تغير المناخ.”

لقد ارتفعت هذه السلسلة المستمرة من الانتقادات تجاه أساليب الهندسة الجيوتقنية بشكل خاص منذ العام الماضي، مما يُظهر نقاشًا متزايدًا حول هذه الطريقة الجديدة لتعديل مناخ الأرض.

في الواقع، تشير دراسة من أواخر العام الماضي إلى أن التعرض لمعلومات تغير المناخ يتنبأ بدعم الجمهور لإجراء سياسات المناخ المثيرة للجدل. وفقًا للدراسة، يُعزى التعرض للمعلومات إلى دعم البحث والنشر، وكان أقوى في الولايات المتحدة.

وفقًا للدراسة، وجد أن الدعم لـ SAI كان الأعلى في الصين والأدنى في كندا والولايات المتحدة، بينما كانت ألمانيا وسويسرا والمملكة المتحدة في الوسط. وبالمثل، أُبلغ عن أن الدعم لـ SAI كان أعلى في الجنوب العالمي مقارنةً بالشمال العالمي. في الشمال العالمي، كان الدعم أضعف في اليابان وكوريا الجنوبية مقارنةً بأستراليا، مما يشير إلى انقسام شرق-غرب.

أعلنت الحكومة الأمريكية فعليًا عن خطة خماسية في عام 2022 لدراسة الهندسة الجيوتقنية الشمسية لتقليل آثار الاحترار العالمي مؤقتًا. هذا دليل واضح على تزايد بروز الهندسة الجيوتقنية في مناقشات سياسات المناخ. وعلى الرغم من أن الهندسة الجيوتقنية تبدو خطرة، إلا أنها بالتأكيد تساعدنا على كسب المزيد من الوقت لمواجهة تغير المناخ.

الشركات التي تعمل على مكافحة تغير المناخ

الآن، دعونا نلقي نظرة على بعض الأسماء التي تحارب تغير المناخ باستخدام أساليب مبتكرة.

#1. Climate AI

تستخدم هذه الشركة التعلم الآلي، بيانات المناخ، نماذج المناخ، وصور الأقمار الصناعية الميدانية للحصول على رؤى مفصلة حول أنماط الطقس المستقبلية لمساعدة المزارعين على اتخاذ قرارات مستنيرة وبناء مستقبل الزراعة. تهدف تقنية الصمود المناخي إلى جعل سلاسل الإمداد والاقتصادات العالمية مقاومة للمناخ. تعمل Climate.AI مع شركات الغذاء والزراعة حول العالم.

#2. Microsoft

التزم هذا العملاق التكنولوجي بأن يصبح سالبًا للكربون بحلول عام 2030، وفي عقدين آخرين يهدف إلى تعويض جميع انبعاثات الغازات الدفيئة التي أنتجها على الإطلاق.

في عام 2017، أطلقت مايكروسوفت برنامج AI for Earth لتطوير حلول مبتكرة لإدارة الأنظمة الطبيعية للأرض. يدعم حاليًا أكثر من 950 مشروعًا وقد نشر أكثر من 20 حلًا حول العالم.

تبلغ القيمة السوقية للشركة 3 تريليون دولار، وتُتداول أسهمها (MSFT) بسعر 406.60 دولار، بارتفاع 7.83٪ منذ بداية العام. سجلت الشركة إيرادات (TTM) قدرها 227.58 مليار دولار ولديها ربحية السهم (EPS) (TTM) 11.06 ونسبة السعر إلى الأرباح (P/E) (TTM) 36.67. تدفع عائد توزيعات بنسبة 0.74٪.

الكلمة الأخيرة

تتمتع الهندسة الجيوتقنية بالعديد من الفوائد من حيث تخفيف المناخ، خفض درجات الحرارة، زيادة الإنتاجية الزراعية، وحفظ التنوع البيولوجي. وتظهر الأبحاث أنها يمكن أن تساعدنا في النهاية على تخفيف آثار تغير المناخ وإنقاذ الكوكب.

ومع ذلك، فهي ليست خالية من المخاطر، ونظرًا لتأثيراتها الواسعة، يحتاج هذا المجال الناشئ إلى استكشاف شامل. مع المزيد من البحث، والاستثمار الكافي، والرقابة، قد تصبح هذه الحلول المبتكرة جزءًا حيويًا من جهود التخفيف العالمية المُتحكم فيها في السنوات القادمة.

انقر هنا لقراءة كيفية التعامل مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي – هل نختار الوقاية أم العلاج؟