米国のコロンビア大学の新たな研究によると、成層圏エアロゾル噴射技術は、使用される場所、時間、材料によっては大規模な副作用を引き起こす可能性がある。モンスーン システムの混乱からサプライ チェーンの制約、不確実な化学反応に至るまで、この技術は手ごわい障害に直面しています。
太陽光を反射する粒子を大気上層に拡散させて地球を冷却するという、かつては空想的だと考えられていたアイデアが、気候科学において深刻なテーマとなっている。成層圏エアロゾル噴射（SAI）として知られるこの方法は、火山噴火後の自然冷却効果をシミュレートすることで地球温暖化と戦うことを目的としている。何百もの研究が、そのようなシステムが理論的にどのように機能するかをモデル化してきました。しかし、コロンビア大学の研究者らは、この概念の支持者らは、実際にそれがもたらす可能性のある大きな不確実性、技術的課題、リスクを無視していると警告している。
「気候モデルにおける SAI のシミュレーションは非常に洗練されていますが、必然的に理想化されています」と、コロンビア気候研究所およびコロンビア大学工学部の大気化学者およびエアロゾル科学者である V. フェイ・マクニール氏は述べています。 「研究者たちは、完璧なサイズの完璧な粒子をシミュレーションしています。シミュレーションでは、必要な量を必要な場所に正確に配置します。しかし、実際に私たちがどのような状況にいるのかを考え始めると、その理想的な状況と比較して、それらの予測には多くの不確実性があります。」
「このテクノロジーを実装しようとすると、さまざまなことが起こる可能性があります。考えられる結果の範囲は、これまで誰もが認識していたよりもはるかに広いと私たちは考えています。」
Scientific Reports に掲載された研究で、マクニール氏と彼の共同研究者らは、SAI の導入を複雑にする可能性のある物理的、政治的、経済的障壁を調査しました。彼らは、噴射時期、高度、噴射位置などのさまざまな設計上の選択が地球の気候反応にどのような影響を与えるかをより深く理解するために、これまでの研究から得られた結果をまとめました。エアロゾルが放出される方法と場所の小さな違いでも、結果が大幅に変わる可能性があります。
多くの変数の中で、緯度は最も重要なものの 1 つです。たとえば、極の上に粒子を噴射すると熱帯モンスーンシステムが混乱する可能性があり、一方、赤道付近に集中するとジェット気流が混乱し、半球間の熱循環が変化する可能性があります。
「単に5テラグラムの硫黄を大気中に送り込むだけの問題ではない。いつ、どこで実施されるかが重要だ」とマクニール氏は語った。この変更は、SAI を実行する場合は、集中的かつ調整された方法で実行する必要があることを示唆しています。しかし、地政学的現実を考慮すると、これが起こる可能性は低いと研究者らは言う。
これまでのモデル研究は、成層圏で火山噴煙が酸化して凝縮するときに形成されるものと同様の、硫酸塩が豊富なガスを使用する SAI 法にほぼ専ら焦点を当ててきました。過去にも火山の噴火によって地球は冷却されてきました。たとえば、1991 年にピナツボ山が噴火したとき、その後の数年間で地球の温度は摂氏 1 度近く低下しました。この事件は、SAI の仕組みの原理を証明するものとしてよく引用されます。
地表冷却に加えて、SAI は予期されるものと意図しないものの両方で悪影響を与える可能性があります。たとえば、ピナツボ山の噴火はインドのモンスーン系を混乱させ、南アジアで降雨量を減少させ、成層圏の温暖化とオゾン層破壊を引き起こしました。 SAI に硫酸塩を使用すると、同様のリスクや、酸性雨や土壌汚染などの追加の環境問題が生じる可能性があります。これらの懸念から、SAI の他のエアロゾル成分の探索が行われました。
提案されている鉱物の代替品には、炭酸カルシウム、アルファアルミナ、ルチルおよびアナターゼ型二酸化チタン、キュービックジルコニアおよびダイヤモンドが含まれます。代替品の検討は主にその光学特性に焦点を当ててきましたが、他の要素は無視されてきました。
コロンビア大学のエアロゾル科学者で論文の筆頭著者であるミランダ・ハーカー氏は、「科学者がエアロゾルに使用する候補物質について議論するとき、実際の制約によってこれらの物質を実際に毎年大量に注入する能力がどのように制限されるかについてほとんど考慮しない」と述べた。 「提案された資料の多くは、特に豊富ではありません。」
ダイヤモンドは光学的にはこの作業に適していますが、それだけでは十分ではありません。キュービックジルコニアとルチル二酸化チタンに関しては、供給が需要に見合う可能性があるが、コロンビアチームの経済モデルは、需要の増加がサプライチェーンに負担をかけ、価格が上昇することを示唆している。アルファアルミナと炭酸カルシウムには、価格を法外なレベルに押し上げることなく需要を吸収するのに十分な供給量がありますが、他の候補材料と同様に、それらを分散させるには重大な技術的課題が伴います。
SAI に必要なサブミクロンの小さな粒子サイズでは、すべてのミネラル代替品が凝集してより大きな凝集体になる傾向があります。研究者らの計算によると、これらの集合体は個々の粒子に比べて太陽光を減らす効果が低く、気候への影響はさらに知られていない。 「これらの完璧な光学特性の代わりに、はるかに悪いものが得られます」とハーク氏は言う。 「硫酸塩と比較すると、これまで議論されてきたような気候変動への恩恵は得られないと思います。」
コロンビア大学の研究者らによると、SAI の実装方法から使用する粒子の種類に至るまで、現実世界の課題はそれぞれ、すでに予測不可能なアイデアに新たな不確実性をもたらします。彼らは、成層圏エアロゾル噴射の導入を真剣に検討する前に、これらの複雑さを認識する必要があると主張している。
コロンビア・ビジネス・スクールの気候経済学者で、気候研究所と緊密に連携しているガーノート・ワグナー氏は、「太陽地球工学を見るとき、それはすべてリスクとのトレードオフに関するものである」と語る。 SAI の複雑な現実を考慮すると、「これらの論文の 99% がモデル化した方法では、SAI は起こらないだろう」と同氏は述べた。
この研究の共著者には、コロンビア電気化学エネルギーセンターの共同所長であるダニエル・スタインガート氏も含まれています。
科学誌サイエンティフィック・リポーツの2025年10月21日号に掲載されたこの研究は、「工学的および物流上の考慮事項が成層圏エアロゾル注入戦略に実際的な制約を加える」と題されている。
/ScitechDaily から編集