Zonnestralingsbeheer

Een van de oudste en meest bekende voorstellen bestaat in het vernevelen van zwaveldioxide in de stratosfeer. Dit fenomeen imiteert een natuurlijk proces dat gepaard gaat met de uitbarsting van vulkanen, wat een verkoelend effect op de planeet kan hebben als de erupties de stratosfeer bereiken.[6] Als alternatieven wordt soms gedacht aan fotoforesische partikels, titaniumdioxide of krijtdeeltjes (calciumcarbonaat).[7] De deeltjes kunnen in de stratosfeer gebracht worden door artilleriegranaten of hoogvliegende vliegtuigen.

Met deze technieken wil men het weerkaatsingsvermogen van wolkenformaties boven zee verhogen, waardoor opnieuw minder zonlicht de Aarde zou bereiken.

Een ballon vernevelt zeewater in de atmosfeer (SPICE).

Een van de voorgestelde methodes bestaat erin zeewater in de atmosfeer te projecteren. Hierdoor zouden de afmetingen van druppels in bestaande wolken gewijzigd worden. De condensatiekernen zouden de wolken helderder maken, volgens het twomey-effect. De verneveling zou gebeuren vanuit luchtballonnen of onbemande rotorschepen.

Technologisch geavanceerde oplossingen zouden ook uit de ruimtevaart kunnen komen, al wordt gevreesd dat een kosten-batenanalyse op dat vlak negatief zou uitvallen.[5] Voorgestelde oplossingen omvatten onder meer:

• ruimtespiegels, enkele grote of een massa kleinere, lanceren in een baan om de Aarde;[8]
• uit maanstof een weerkaatsende wolk samenstellen en die halverwege de zon aanbrengen;[9]
• het aanbrengen van een diffractierooster, opnieuw halverwege de zon (L1-punt), om de straling naar de aarde gedeeltelijk af te leiden. Een voorstel in die zin kwam er reeds in 1989,[3] later werd het herhaald, in de vorm van een fresnellens.[10]

Het “bemesten” van oceanen met ijzer wordt vooral gezien als een middel om door de groei van plankton de opname van koolstofdioxide te stimuleren. Maar bij toepassing, vooral in de Zuidelijke Oceaan, zou deze bemesting de productie van dimethylsulfide verhogen met een hoger reflecterend effect als gevolg. Hieraan wordt met name gedacht voor afkoeling van Antarctica.

Uit een andere benadering komen voorstellen om het reflecterende oppervlakte van de Aarde te vergroten. Daarbij wordt gedacht aan:

De weerkaatsing (albedo) van oppervlakken in een bewoonde omgeving

• een “wittedakenplan”, waarbij zoveel mogelijk oppervlakken in menselijke nederzettingen (daken, wegen, pleinen) wit zouden geschilderd worden. Hoewel dit voorstel economisch haalbaar lijkt, is het afkoelend effect twijfelachtig;[5]
• het plaatsen van grote spiegels in woestijngebieden[11]
• de weerkaatsing van het oceaanoppervlak vergroten door het verspreiden van drijvende spiegeltjes[12] of het produceren van drijvende microbubbels in de bovenste oceaanlagen, naar het voorbeeld van het door oceaanschepen geproduceerde kielzog,[13] dat ook zelf kan gebruikt worden in het proces.[14]

Het inschakelen van planten om de zonnestraling te beheren is in verschillende studies en voorstellen opgenomen, onder meer:

• het inzaaien en aanplanten van gewassen met een hoger reflecterend vermogen; eventueel wordt zelfs aan genetisch aangepaste planten (ggo’s) gedacht, hetgeen een nieuw vakgebied van bio-geoengineering zou openen[15]
• herbebossing en ontbossing: op lagere breedte heeft herbebossing een afkoelend effect; op hogere breedtegraden kan ontbossing het sneeuwdek vrijmaken, wat de weerkaatsing bevordert.[5]

Ook dieren zouden een bijdrage kunnen leveren. In Siberië loopt een experiment met een Pleistoceen park, waar gehoopt wordt dat grote grazers door het vertrappelen van de sneeuwlaag de grassige bodem zullen herstellen, wat een afkoelend effect heeft op de permafrost.

Diverse voorstellen circuleren voor het herstel of het stimuleren van het ijsoppervlak van gletsjers:

• Met windmolens zou in de Arctische winter koud water vanuit de diepte opgepompt worden naar het ijsoppervlak, waar het sneller zou bevriezen.[16]
• Het weerkaatsingsvermogen van het ijsoppervlak kan verhoogd worden door holle glasbolletjes uit siliciumdioxide, ter grootte van een zoutkorrel, te verspreiden over het zee-ijs, als een gigantische pleister.[17]
• Gletsjers die in zee uitmonden, kunnen geschraagd worden door de toevloed van warmer water te stuiten met een onderwaterdijk.[18]  
• Met reusachtige sneeuwkanonnen kan men zoutwater uit de oceaan pompen naar de bedreigde West-Antarctische ijskap.[19]

Een van de onbekenden is de impact op de waterkringloop: deze is namelijk gevoeliger voor schommelingen in de zonnestraling dan voor toename van de CO₂, en zou dus kunnen verstoord worden.[23]

Bij het inbrengen van aerosols in de stratosfeer stelt zich het probleem dat onvoldoende is uitgeklaard hoelang de inspanning moet volgehouden worden, en welke instanties dan een langetermijntoepassing gaan bewaken en begeleiden.[24] En specifiek voor aerosols met zwaveldioxide schuilt er een gevaar in het plotseling stopzetten ervan, om politieke, technologische of andere redenen. De zwaveldioxide zou dan snel uit de atmosfeer verdwijnen, met een plotse en desastreuze temperatuurstijging tot gevolg.[1] Een ander nadeel is de vrees dat deze zwavelaerosols de ozonlaag zouden aantasten.[25]  

Het gebruik van aerosols of wolkenmanipulatie wijzigt de ratio tussen rechtstreeks en onrechtstreeks zonlicht. Dit kan een effect hebben op plantaardig leven[26], en mogelijk op de zonne-energie. Er wordt aangenomen dat de blauwe hemel en de zonsondergang er lichtjes anders gaan uitzien.[27] Er zou ook een effect zijn op de vorming van cirruswolken.[28]

Er moet rekening gehouden worden met mogelijk geografisch ongelijke schadelijke neveneffecten. Recent onderzoek acht dit risico echter minimaal, op voorwaarde dat de doelstelling van programma’s zich zouden beperken tot een halvering, niet het herstel, van de positieve stralingsforcering door CO₂.[29]