¿Qué es SCoPEx y cómo pretende Reducir el Calentamiento Global?; SCoPEx es un experimento científico centrado en aerosoles estratosféricos que podrían ser relevantes para la geoingeniería solar. Su objetivo es mejorar la exactitud de las simulaciones (modelos informáticos) de geoingeniería solar proporcionando a los modelizadores resultados experimentales vitales para abordar cuestiones científicas específicas.

Estas simulaciones son la principal herramienta para estimar los riesgos y beneficios de la geoingeniería solar, pero las limitaciones actuales pueden hacer que las simulaciones parezcan demasiado buenas.

SCoPEx realizará mediciones cuantitativas de aspectos de la microfísica de los aerosoles y de la química atmosférica que actualmente son muy inciertos en las simulaciones.

No se trata de una prueba de geoingeniería solar, se observará cómo las partículas interactúan entre sí, con el aire estratosférico de fondo y con la radiación solar e infrarroja. Una mejor comprensión de estos procesos ayudará a responder a preguntas aplicadas como: ¿es posible encontrar aerosoles que puedan reducir o eliminar la pérdida de ozono, sin aumentar otros riesgos físicos?

El núcleo de SCoPEx es un globo científico equipado con hélices reutilizadas. Las hélices reutilizadas cumplen dos funciones. En primer lugar, la estela de las hélices forma un volumen bien mezclado (de aproximadamente 1 km de largo y 100 metros de diámetro) que sirve de «vaso» experimental en el que se añaden gases o partículas. En segundo lugar, las hélices permiten reposicionar la góndola en diferentes lugares dentro del volumen para medir las propiedades del aire perturbado. La carga útil puede alcanzar velocidades de unos pocos metros por segundo (velocidad de marcha) en relación con el aire circundante, generalmente durante unos diez minutos seguidos.

La ventaja del globo propulsado SCoPEx es que permite crear un pequeño volumen controlado de aire estratosférico y observar su evolución durante (se espera) más de 24 horas. De ahí el acrónimo, Stratospheric Controlled Perturbation Experiment.

Si utilizáramos un avión en lugar de un globo, no podríamos utilizar un volumen perturbado tan pequeño ni podríamos observarlo durante tanto tiempo.

La Universidad de Hardvard prevé utilizar un globo de gran altitud para elevar un paquete de instrumentos a unos 20 km en la atmósfera. Una vez en su lugar, se liberará una cantidad muy pequeña de material (de 100 g a 2 kg) para crear una masa de aire perturbada de aproximadamente un kilómetro de largo y cien metros de diámetro. A continuación, utilizarán el mismo globo para medir los cambios resultantes en la masa de aire perturbada, incluidos los cambios en la densidad de los aerosoles, la química atmosférica y la dispersión de la luz.

El experimento SCoPEx nos ayudará a conocer mejor la eficacia y los riesgos de la geoingeniería solar. Los modelos informáticos y el trabajo de laboratorio nos dicen algunas cosas muy útiles sobre la geoingeniería solar, pero como en todos los demás aspectos de la ciencia medioambiental, los modelos informáticos se basan en última instancia en las observaciones del entorno real.

Medir las formas en que los aerosoles alteran la química estratosférica puede, por ejemplo, mejorar la capacidad de los modelos globales para predecir cómo la geoingeniería a gran escala podría alterar el ozono estratosférico. Los experimentos al aire libre pueden proporcionar una perspectiva in situ imposible de obtener en el laboratorio y SCoPEx puede ayudarnos a validar importantes parámetros de los modelos que aún no se han contrastado con las mediciones.

Vídeo: ¿Qué es SCoPEx y cómo pretende ayudar a reducir el calentamiento global?

En el futuro, si el Comité Asesor independiente aprueba un vuelo científico, en el experimento científico SCoPEx se liberará carbonato de calcio, un polvo mineral común. También se puede liberar otros materiales, como los sulfatos, en respuesta a la evolución de los intereses científicos.

Para más antecedentes, el aerosol de sulfato (químicamente ácido sulfúrico) es uno de los materiales más estudiados para la geoingeniería de aerosoles estratosféricos porque ya existe de forma natural en la estratosfera. Esto significa que los investigadores tienen un cierto nivel de comprensión de sus efectos potenciales, aunque todavía hay muchas incertidumbres. Esto también significa que sabemos que el aerosol de sulfato, a pesar de sus beneficios potenciales, tiene dos importantes impactos estratosféricos de primer orden: la destrucción del ozono y el calentamiento de la estratosfera.

Los peligros de la destrucción del ozono están bastante bien documentados, pero el calentamiento estratosférico es un riesgo poco conocido porque todavía no entendemos cómo podría cambiar la dinámica de la estratosfera (el movimiento de la estratosfera). Por tanto, los materiales que puedan reducir estos riesgos de primer orden reducirán las perturbaciones estratosféricas indeseables, lo que a su vez reducirá cualquier otro riesgo que se produzca en la troposfera y en la superficie de la Tierra debido al complejo acoplamiento del sistema terrestre.

Los investigadores de Harvard han analizado una serie de materiales alternativos, incluido el diamante, y han descubierto que el carbonato de calcio podría ser prometedor. Las primeras investigaciones sugieren que tiene propiedades ópticas casi ideales, lo que significa que para una cantidad determinada de luz solar reflejada absorbería mucha menos radiación que los aerosoles de sulfato, causando un calentamiento estratosférico significativamente menor; y tiene el potencial de reducir en gran medida la activación de las especies halógenas que agotan la capa de ozono en comparación con el aerosol de sulfato, lo que significa que podría reducir la pérdida de ozono.

El carbonato de calcio no existe de forma natural en la estratosfera, aunque no es tóxico y es abundante en la tierra. Por lo tanto, aunque es casi seguro que el carbonato de calcio no tendrá la reactividad estratosférica del sulfato, no se conoce la reactividad estratosférica real, lo que significa que se necesitan estudios de laboratorio y en exteriores.

Además, a pesar de que los recientes resultados de laboratorio sugieren que el carbonato cálcico podría reducir la pérdida de ozono en comparación con el sulfato, siguen existiendo muchas incertidumbres que podrían afectar a esta hipótesis, por ejemplo, no se han estudiado algunas reacciones heterogéneas potencialmente importantes (HOCl+ClONO2, por ejemplo) y no se han explorado suficientemente las condiciones del vórtice polar. Con SCoPEx no se explorarán estas últimas condiciones, pero las condiciones incluirán todas las especies que se dan en la estratosfera de latitudes medias.

La prueba no supondrá ningún peligro significativo para las personas o el medio ambiente. El carbonato de calcio es un producto químico no tóxico que se encuentra comúnmente en la naturaleza, por ejemplo como piedra caliza, y las partículas de carbonato de calcio precipitadas submicrónicas como las que se utilizarán son un aditivo común en productos de consumo como el papel y la pasta de dientes.

En general, la cantidad de materiales que se liberarán (menos de 2 kilogramos para el carbonato de calcio) será muy pequeña en comparación con otras liberaciones rutinarias de material en la estratosfera por parte de aviones, cohetes o vuelos rutinarios en globo.

Por ejemplo, la liberación de materiales experimentales será pequeña comparada con la liberación del lastre de relleno de hierro que se suelta habitualmente para controlar la altitud de los globos estratosféricos.

Además, si se prueba el sulfato en este experimento, la cantidad que se utilizaría sería menor que la cantidad liberada durante un minuto de vuelo de un avión comercial típico. Los aviones liberan sulfatos debido al contenido residual de azufre del combustible de aviación.

Sí. Varios experimentos de ciencias ambientales liberan o han liberado materiales en el exterior para crear una perturbación controlada por la misma razón esencial que se planea hacer en SCoPEx: controlar directamente una variable experimental, que es crucial para la comprensión científica. Algunos ejemplos de experimentos son los de enriquecimiento de dióxido de carbono en el aire libre (FACE), que liberan ozono y dióxido de carbono (CO2) en el aire durante largos periodos de tiempo para comprender los impactos de la contaminación climática y atmosférica en los cultivos y los ecosistemas naturales; o los experimentos de dispersión de la contaminación atmosférica y su penetración en el medio ambiente local (DAPPLE), que han liberado hexafluoruro de azufre (SF6) y perfluorometilciclohexano en el aire urbano para estudiar el transporte de contaminantes atmosféricos. Estos experimentos difieren en varios aspectos, por ejemplo, no han liberado material en la estratosfera (la atmósfera superior); se enumeran aquí para mostrar simplemente que hay experimentos de ciencias ambientales que liberan materiales en el exterior.

Al igual que con cualquier vuelo de avión, al volar un globo existe la posibilidad de que se produzcan averías y la necesidad de terminar el vuelo de forma temprana y segura. Por lo tanto, el vuelo se someterá a las revisiones estándar de salud y seguridad ambiental, como las administradas por la FAA.

El proveedor de vuelos en globo también participará en el proceso. Harvard se encuentra trabajando con Raven Aerostar, pero debido a las limitaciones de calendario, estan tratando de identificar un nuevo socio como proveedor de vuelos en globo.

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El hardware experimental y las operaciones se financian con fondos de investigación internos de Harvard proporcionados a los profesores David Keith y Frank Keutsch. El Programa de Investigación en Geoingeniería Solar (SGRP) de Harvard proporciona financiación adicional para la investigación. Todas las donaciones al SGRP son filantrópicas.

El equipo de SCoPEx pretende llevar a cabo los experimentos de una manera que ejemplifique la buena gobernanza mediante el desarrollo y la aplicación de normas, mecanismos y prácticas que puedan servir como plantillas útiles para posibles futuros experimentos de campo de geoingeniería solar.

La supervisión inicial de las cuestiones medioambientales, sanitarias y de seguridad está siendo gestionada por entidades responsables de la Universidad de Harvard y la Swedish Space Corporation. La revisión científica por pares y las cuestiones más amplias de gobernanza de la investigación están siendo supervisadas por un Comité Asesor independiente.

El objetivo del Comité Asesor es asesorar sobre la investigación y la gobernanza de SCoPEx, actuando con independencia del equipo de investigación.

Vídeo: Geoingeniería climática: del «control del sol» de Bill Gates a la mineralización de CO2 en Islandia