Am vergangenen Mittwochabend, als ich die Klimadiskussionen mit jedem der Kandidaten der Demokratischen Partei in CNNs Presidential Climate Town Hall verfolgte, fragte ich mich immer wieder: „Warum spricht nur Andrew Yang über Solar Geoengineering?“

Es stimmt, er ist der technisch versierteste der Kandidaten, aber alle müssen die verschiedenen wissenschaftlichen Lösungen verstehen, die wir haben – und nicht haben.

Alle Kandidaten verstehen die Idee, fossile Brennstoffe zu ersetzen, aber keiner von ihnen versteht die Größenordnung dieser Lösung oder die Zeit und das Geld, die dafür benötigt werden.

Alleine für die USA wird es etwa 10 Billionen Dollar über 20 Jahre kosten. Ohne Atomkraft verdoppeln sich diese Kosten auf 20 Billionen Dollar über 30 Jahre. Für die Welt werden die Kosten bei 65 Billionen US-Dollar liegen – ohne Atomkraft bei über 100 Billionen US-Dollar. Das sind keine trivialen Zahlen und es ist unwahrscheinlich, dass sie rechtzeitig ausgegeben werden, um zu helfen. Deshalb brauchen wir solares Geo-Engineering.

Solares Geo-Engineering ist der Prozess, bei dem der Mensch absichtlich die Wirkung von hitzeverursachenden Treibhausgasen reduziert, indem er einen kleinen Teil des Sonnenlichts zurück ins All reflektiert.

Es klingt seltsam, aber es ist nicht so seltsam oder so schwierig, wie es vielleicht scheint. Und wir wissen, dass es funktioniert, weil es jedes Mal passiert, wenn ein großer Vulkan ausbricht. Und wir studieren diese seit über 100 Jahren.

Einiges an ernsthaftem wissenschaftlichem Mojo wurde auf diese Idee an Universitäten auf der ganzen Welt angewendet. Das Solar Geoengineering Research Program von Harvard ist eine Forschungsinitiative, die sich ganz der Wissenschaft, Technologie und Politik des solaren Geoengineerings widmet.

Aber zu wenige Wissenschaftler und zu wenig Geld wurden für diese Lösung eingesetzt. Was traurig ist, da es nicht viel braucht.

Es gibt mehrere Technologien für diesen Ansatz, einschließlich der Injektion von Aerosolen (feine Tröpfchen oder puderfeine Partikel) in die Stratosphäre, wo sie einen Teil des Sonnenlichts zurück in den Weltraum streuen und so den Planeten abkühlen würden, indem sie die Wärmemenge reduzieren, die in die untere Atmosphäre eindringt (siehe Abbildung).

Die Aufhellung von Meereswolken ist eine weitere Möglichkeit, Sonnenstrahlung zurück in den Weltraum zu reflektieren. Dabei würden automatisierte Schiffe Meerwassertröpfchen in die Atmosphäre über dem Ozean sprühen, wo sie verdampfen und eine erhöhte Konzentration von Meersalz-Aerosolen bilden, die höhere Konzentrationen von Wolkentröpfchen in den Wolken über dem Ozean säen, was deren Reflexionsvermögen erhöht (siehe Abbildung).

Laut einem der langjährigen Forscher des Feldes, Dr. David Keith in Harvard, könnte Solar Geoengineering die vorhergesagten Nebeneffekte der globalen Erwärmung wie den Anstieg des Meeresspiegels und Veränderungen der Niederschläge und anderer Wettermuster begrenzen. Da diese Veränderungen ihre stärksten Auswirkungen auf die am meisten gefährdeten Menschen der Welt haben würden, die nicht die Mittel haben, sich zu bewegen oder anzupassen, findet Keith ein starkes ethisches Argument für die Erforschung des solaren Geo-Engineerings.

Außerdem haben wir die Atmosphäre schon seit über einem Jahrhundert geoengineert – in die falsche Richtung – indem wir riesige Mengen an CO2 und anderen Treibhausgasen in die Atmosphäre geblasen haben.

Sehen wir den Tatsachen ins Auge. Als Spezies sind wir einfach nicht in der Lage, die planetarische Krise der globalen Erwärmung zu bekämpfen. Und nach allen Maßstäben werden wir das auch nicht tun. Die globalen Emissionen steigen weiter an. Öl und Gas werden immer billiger und leichter zu finden, und Kohle ist die einfachste Energiequelle, die man in einem armen Land mit wenig Infrastruktur einsetzen kann.

Um das zu verdeutlichen, muss man nur sehen, wie Klimawissenschaftler psychiatrische Hilfe für die Depressionen, Ängste und PTBS suchen, die auftreten, wenn man ein Zugwrack kommen sieht, aber niemand scheint etwas dagegen tun zu wollen – und man sitzt im Zug.

Und Amerika scheint auf ein Kohlenstoff-Gelage gegangen zu sein. Wir fördern mehr Öl, Gas und Kohle als jedes andere Land, und zwar mehr als je zuvor. Neben dem Versuch, mehr als 80 Umweltregeln aufzuheben, die bis in die Nixon-Administration zurückreichen, hat die Trump-Administration den Versuch unternommen, die bundesstaatlichen Beschränkungen für Methanemissionen aus dem Öl- und Gasbetrieb zu beseitigen.

Selbst die Ölfirmen wollen das nicht.

Vor dem Ausstieg der USA aus dem Pariser Klimaabkommen wuchs die Skepsis, dass die Welt ihre gesamten Treibhausgasemissionen bis 2040 so weit reduzieren könnte oder würde, dass das Schlimmste der globalen Erwärmung tatsächlich verhindert wird.

Alle Klimamodelle zeigen, dass die nächsten 20 Jahre kritisch sind. Das Beste, was wir tun können, ist, die Erwärmung auf 3 bis 4°F zu begrenzen, und das auch nur, wenn wir die globalen Emissionen bis 2040 auf Null bringen. Wenn wir das nicht tun, steigen die Temperaturen um 6 bis 8°F. Das liegt daran, dass CO2 in der Atmosphäre eine Halbwertszeit zwischen 30 und 300 Jahren hat, abhängig von den verschiedenen chemischen Mechanismen, die CO2 auf natürliche Weise aus der Atmosphäre entfernen.

Und das ist nur die Halbwertszeit.

Wir müssen jetzt damit beginnen, die Emissionen um fast 10 % pro Jahr zu reduzieren, bis 2040, wenn die anthropogenen Emissionen bei Null liegen müssen. Es ist extrem unwahrscheinlich, dass wir dieses Ziel erreichen werden – die globalen Emissionen wachsen immer noch und es sieht so aus, als würden wir erst in mindestens 10 weiteren Jahren anfangen, sie zu reduzieren. In dieser Zeit müssten wir die Emissionen um 20 % pro Jahr reduzieren.

Lassen Sie mich das klar sagen – es gibt keine Möglichkeit, die Kohlenstoffemissionen in den nächsten 20 Jahren ausreichend zu reduzieren, um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels abzumildern.

Das ist wirklich ernüchternd. Aber lassen Sie sich nicht zu sehr beirren, denn es ist nicht das Ende. Viele Wissenschaftler haben sich Gedanken darüber gemacht, wie man entweder Treibhausgase aus der Atmosphäre entfernen oder die Auswirkungen auf andere Weise abmildern kann. In der Tat hat sich eine ganze wissenschaftliche Disziplin um dieses Thema herum entwickelt, und es wurde großartige Arbeit geleistet.

Die Entfernung von Treibhausgasen ist wirklich schwierig und sehr teuer. Viel teurer als zu verhindern, dass sie überhaupt erst in die Atmosphäre gelangen. Wenn wir uns also weigern, die Menge an Geld und Aufwand auszugeben, die nötig ist, um die Emissionen zu reduzieren, würden wir sicherlich nicht noch mehr Geld ausgeben, um sie wieder herauszuholen. Aber wir müssen es trotzdem versuchen.

Die andere Strategie ist, die Auswirkungen der Erwärmung durch direkte Kühlung des Planeten zu mildern. Die Abkühlung erfolgt auf natürliche Weise, wenn Millionen von Tonnen von Partikeln wie Ruß von großen Bränden, Partikel und Gase von großen Vulkanausbrüchen oder übermäßige Mengen von Eiskristallen in die Atmosphäre gelangen und entweder die einfallenden Sonnenstrahlen blockieren oder sie zurück in den Weltraum reflektieren.

Enter Solar Geoengineering.

Solar Geoengineering sollte nicht die Reduzierung von Emissionen (Mitigation), die Anpassung an ein sich veränderndes Klima (Adaptation) oder die Entfernung und Speicherung von Kohlendioxid ersetzen. Solar Geoengineering verändert nicht die CO2-Konzentration in der Atmosphäre, sondern behandelt ein Symptom – die Hitze.

Es ist, als würde man den Planeten Erde mit einem Sonnenschutzmittel einhüllen, um uns Zeit zu geben, herauszufinden, wie wir unsere Kohlenstoff-Emissionen auf nahezu Null senken können.

Das Ziel dieser Strategien ist es, die Albedo oder das Reflexionsvermögen der Erde zu verändern. Eine niedrigere Albedo fängt die Sonnenstrahlung ein und hält sie fest, eine höhere Albedo reflektiert sie zurück.

Als Geologe haben wir die abkühlenden Effekte großer Brände und großer Vulkane in den geologischen Aufzeichnungen gesehen, die viele Millionen Jahre zurückreichen, wir wissen also, dass und wie es funktioniert. Als der riesige Vulkan Krakatoa 1883 ausbrach, sanken die Milliarden Tonnen von Partikeln, die in die Stratosphäre geschleudert wurden, die globalen Temperaturen um etwa zwei Grad. Aber als die Partikel in den nächsten Jahren aus der Atmosphäre verschwanden, verschwand der Effekt wieder.

Aber diese natürlichen Prozesse sind unkontrolliert und verursachen in vielen Fällen selbst sehr große negative Umweltveränderungen. Natürlich sind die Partikel und Gase, die aus einem Vulkan kommen, nicht die, die wir beim solaren Geoengineering wählen würden.

Und das ist der Sinn der Forschung, sagt Dr. Tom Ackerman von der University of Washington Department of Atmospheric Sciences. Da wir große Vulkanausbrüche wie Krakatoa, Tambora und Pinatubo untersucht haben, gibt es keine wirklichen wissenschaftlichen Unbekannten. Wir wissen, dass stratosphärische Aerosole eine Abkühlung bewirken können, die die Hälfte der Erwärmung durch eine Verdopplung der CO2-Konzentration ausgleicht.

Es geht nur darum, herauszufinden, wie man es effektiv macht, ohne andere Probleme zu verursachen.

Indem man wählt, wo man die Aerosole freisetzt, könnte man eine einheitliche globale Aerosolschicht schaffen. Ihre Dicke könnte je nach Bedarf variiert werden – dicker in hohen Breitengraden oder in der einen oder anderen Hemisphäre -, um ein gewünschtes Ergebnis zu erzielen. Innerhalb gewisser Grenzen.

Wie Keith beschreibt, hat Solar Geoengineering drei wesentliche Eigenschaften: Es ist billig, schnell und unvollkommen. Langjährige Schätzungen zeigen, dass solares Geoengineering mindestens 100-mal billiger ist als die Reduzierung von Emissionen, um den erwarteten globalen Temperaturanstieg bis 2100 auszugleichen.

Ein paar Gramm Partikel in der Stratosphäre können den Strahlungsantrieb einer Tonne atmosphärischen Kohlendioxids ausgleichen. Bei etwa 1.000 US-Dollar pro Tonne für die Ausbringung von Aerosolen macht das vielleicht eine Milliarde Dollar pro Jahr aus, nicht die Billionen Dollar, die es braucht, um alle fossilen Brennstoffe durch Wasserkraft, Atomkraft und erneuerbare Energien zu ersetzen.

Und 50 bis 100 Millionen Dollar pro Jahr für etwa 10 Jahre ist alles, was man für die Forschung braucht, um herauszufinden, wie man das richtig macht. Das ist kaum die Summe eines einzigen Kampfjets, nicht viel für die Rettung des Planeten und der Hälfte der darauf lebenden Spezies.

Dieses Forschungsprogramm nicht zu finanzieren ist so, als wäre man zu geizig, Sonnencreme zu kaufen, obwohl man weiß, dass Hautkrebs in der Familie vorkommt.

Diese Forschung wird eine Menge Dinge beantworten, sogar die ethischen Fragen, ob wir es überhaupt tun sollten. Aber wenn Sie die Forschung nicht in den nächsten zehn Jahren machen, werden Sie vielleicht nicht in der Lage sein, das richtig umzusetzen, wenn Sie merken, dass wir das schnell machen müssen. Und andere werden es vielleicht trotzdem tun, ohne die Sorgfalt, die wir an den Tag legen würden.

Die Chinesen haben ausdrücklich gesagt, dass sie genau das tun werden, wenn die Dinge mit der globalen Erwärmung zu sehr aus dem Ruder laufen. Und sie haben bereits ein robustes Forschungsprogramm laufen.

Angenommen, die Menschheit würde weiterhin ein Jahrzehnt lang jedes Jahr netto CO2 in die Atmosphäre einbringen und ein Teil des Sulfataerosol-Schildes würde sich jedes Jahr auflösen, dann wären jedes Jahr kontinuierliche Injektionen größerer Mengen an Sulfaten nötig, um die Konzentration aufrechtzuerhalten, die für die Steuerung der Erdtemperatur erforderlich ist, rechnet Joseph Lassiter von Harvard vor.“

Im ersten Jahr bräuchte man zum Beispiel etwa 25.000 Tonnen Sulfate, die von einem oder zwei Flugzeugen ausgebracht werden, um etwa 50 % der Erwärmung in diesem Jahr auszugleichen. Um die 50%ige Reduktion beizubehalten, müssten im zweiten Jahr etwa 50.000 Tonnen Sulfate ausgebracht werden und so weiter jedes Jahr in die Zukunft. Nach 10 Jahren würde diese Zahl über eine Million Tonnen Sulfate erreichen, die von 100 Flugzeugen abgegeben werden.

Das ist immer noch nicht viel. Und wir sollten nach 2030 endlich damit beginnen, die Kohlenstoff-Emissionen zu verringern, und zwar über die nächsten Jahrzehnte hinweg, bis wir kein solares Geo-Engineering mehr brauchen.

Lassen Sie uns klarstellen – solares Geo-Engineering soll nicht als Ersatz für die Verringerung der Kohlenstoff-Emissionen durchgeführt oder auch nur in Betracht gezogen werden. Es soll uns nur die Jahrzehnte verschaffen, die wir brauchen, um die Emissionen tatsächlich auf nahezu Null zu senken, ohne den Planeten zu braten.

Das liegt daran, dass Solar Geoengineering nicht alle Schäden beseitigen kann, die durch die von Treibhausgasen verursachte Erwärmung verursacht werden, selbst wenn es versuchen würde, die globalen Durchschnittstemperaturen auf das vorindustrielle Niveau zurückzubringen. Im Vergleich zur Erwärmung durch Treibhausgase – die langwellige Strahlung einfangen – reagieren Klimavariablen wie Temperatur und Niederschlag anders auf die Abkühlung durch solares Geoengineering, das kurzwellige Strahlung reflektiert.

Wenn zum Beispiel die Temperaturen durch solares Geoengineering auf das vorindustrielle Niveau zurückgeführt würden, wäre der Wasserkreislauf schwächer als in den 1700er Jahren.

Ein wichtiger Punkt, den man sich bei solarem Geoengineering merken sollte, ist, dass es von Natur aus selbstlimitierend ist. Man muss es kontinuierlich betreiben, bis wir die Emissionen in den Griff bekommen. Wenn man aufhört, verschwindet der Effekt in ein oder zwei Jahren, wenn die Aerosole aus der Atmosphäre kommen, so wie es ein paar Jahre nach jedem großen Vulkanausbruch passiert.

Aber das ist auch gut so. Solares Geo-Engineering kann leicht und relativ schnell angepasst, ja sogar rückgängig gemacht werden, wenn einem die Auswirkungen nicht gefallen. Wir müssten nicht einmal einen Temperaturanstieg von ein paar Grad akzeptieren, wir könnten es so halten, wie wir es wollen, sogar ein bisschen abkühlen, bis wir wieder dort sind, wo wir vor 100 Jahren waren.

Wie Keith es ausdrückt: „Weil die erwärmende Wirkung von Kohlenstoff mehr oder weniger für immer ist, ist alles, was wir in diesem Jahrhundert erreichen können, indem wir die Emissionen reduzieren, das Problem nicht noch schlimmer zu machen. Solar Geoengineering ermöglicht ein optimistischeres Ergebnis. In Kombination mit Technologien zur Entfernung von Kohlenstoff, der sich bereits in der Atmosphäre befindet, würde es der Menschheit erlauben, das vorindustrielle Klima innerhalb von zwei Menschenleben wiederherzustellen.“

Und wir haben Technologien, um CO2 aus der Atmosphäre, dem Ozean und den verbrannten fossilen Brennstoffen zu entfernen und abzuscheiden. Es wird nur einige Zeit dauern, bis sie eine globale Auswirkung haben und wir entscheiden müssen, wohin wir das CO2 geben.

Was würden wir also in die Atmosphäre geben? Viele Materialien wurden untersucht, darunter Aluminiumoxid, Diamantstaub und Bismuttrijodid, alle mit der Hoffnung, unerwünschte Nebeneffekte wie den Ozonabbau zu verringern, der bei Schwefel auftreten kann.

Ich mag Kalziumkarbonatpartikel, im Grunde gemahlener Kalkstein oder Muscheln. Sie sind nicht giftig, scheinen der Ozonschicht nicht zu schaden, und wenn sie ins Meer fallen, würden sie helfen, die Versauerung der Ozeane etwas abzumildern.

Kritiker befürchten, dass solares Geo-Engineering unbeabsichtigte Folgen haben könnte, wie Sulfat, das die Ozonschicht schädigt, und dass die Konzentration auf diese Art der Reaktion eine Ablenkung von der besseren Reaktion, der Verringerung der Kohlenstoffemissionen, ist. Sogar Befürchtungen eines militärischen Missbrauchs tauchen auf.

Aber das sind die Fragen, die ein seriöses Forschungsprogramm beantworten würde.

Peter Frumhoff von der Union of Concerned Scientists sinnierte: „Solar Engineering ist die Notfallreaktion auf den Klimawandel. Wir müssen sie bereit haben, aber wir hoffen, dass wir sie nie benutzen müssen. Vorbeugende Medizin ist immer besser.

Aber wir haben bei der Vorbeugung der globalen Erwärmung versagt. Neben einem Unfallopfer in der Notaufnahme zu stehen und ihm zu sagen, dass er sich besser ernähren und mehr Sport treiben muss, ist nicht hilfreich.