지구가 뜨거워지는 것을 막을 수 있을까?
By Andrew May, All About Space magazine 2 days ago
이틀 전 우주 잡지와 관련된 모든 것 - 앤드류 메이
A high-altitude balloon mission would investigate a controversial way to reduce global temperatures.
고고도 풍선 임무가 지구 기온을
낮추기 위한 논란의 여지가 있는
방법을 조사할 것이다.
One idea to keep the planet from heating up is to seed an upper layer of the atmosphere with aerosols that would reflect a portion of the sun's energy back into space. (Image credit: Image Source via Getty Images)
행성이 가열되는 것을 막기 위한 한 가지
아이디어는 태양 에너지의 일부를 다시
우주로 반사하는 에어로졸로 대기의
상층을 파종시키는 것이다.
(게티 이미지사를 통한 이미지 원본)
In 2021, Earth reached a bleak milestone: The concentration of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere hit 150% of its value in preindustrial times, according to the U.K. Met Office. To prevent the worst effects of climate change, the world needs to decrease net emissions of carbon dioxide to zero by 2050.
2021년 지구는 다음 내용처럼 황량한
이정표에 도달했다:
영국 기상청에 따르면 대기 중 이산화탄소
농도가 산업화 이전 시기의 값의 150%에
달했다고 한다.
기후변화의 최악의 영향을 막기 위해
세계는 2050년까지 이산화탄소의 순배출량을
0으로 줄여야 한다.
But even if we were to achieve this goal, it wouldn't put a sudden brake on the temperature rise, because it takes time to see the effects of CO2 reductions on global temperatures; the negative impacts of global warming will continue for decades. But is there anything else we can do to reduce temperatures more quickly?
하지만 우리가 이 목표를 달성한다고 해도,
CO2 감소가 지구온도에 미치는 영향을
보는 데 시간이 걸림으로인하여
지구 온난화의 부정적인 영향은 수십 년 동안
계속될 것이기 때문에, 기온 상승에 급제동을
걸지는 않을 것이다.
하지만 온도를 더 빨리 낮출 수 있는 다른
방법은 없는가하는 것이다?
A research group at Harvard University thinks it might be possible to achieve a temporary reduction in global temperatures by tweaking the composition of Earth's upper atmosphere. Researchers were hoping to test some of that technology — and the viability of their theory — this summer, in what they call the Stratospheric Controlled Perturbation Experiment (SCoPEx). Although the work has been put on hold, the team is still hoping the experiment will go ahead in the not-too-distant future.
하버드 대학의 한 연구팀은 지구 상층 대기의 구성을
조정함으로써 지구 기온의 일시적인 감소를 달성할 수
있을 것이라고 생각한다.
연구진은 올 여름, 소위 성층권 제어 섭동(攝動) 실험
(SCOPEx)에서 이 기술의 일부와 이론의 타당성을 시험
하기를 희망하고 있었다.
비록 작업은 보류되었지만, 연구팀은 여전히 멀지 않은
미래에 실험이 진행되기를 여전히 바라고 있다
The ultimate source of Earth's heat is the sun, which bathes the daytime side of the planet in a constant flow of infrared radiation. About 30% of this is reflected back into space by the atmosphere, while the rest warms the planet during the day and is radiated back into space at night. In the delicate balance that prevailed in preindustrial times, the incoming heat was exactly offset by the amount lost to space, ensuring average global temperatures remained constant.
지구 열의 궁극적인 원천은 태양인데,
태양은 지구의 낮 쪽을 끊임없이 흐르는
적외선 복사로 채운다.
이것의 약 30%는 대기에 의해 다시
우주로 반사되고 나머지는 낮에 지구를
따뜻하게 하고 밤에 다시 우주로 방사
된다.
산업화 이전 시대에 팽배했던 미묘한
균형 속에서, 들어오는 열은 우주로
손실된 양으로 정확히 상쇄되어 평균
지구 온도가 일정하게 유지되도록
했다.
The problem today is that CO2 emissions disrupt this balance by absorbing some of the heat that should be radiated back into space, trapping it inside the atmosphere. The more carbon dioxide there is in the atmosphere, the more the temperature rises. In the long term, humans must reduce the amount of carbon dioxide in the atmosphere to prevent the worst effects of climate change. But other processes can produce short-term reductions in global temperature.
오늘날 문제는, CO2 배출이 복사되어야 할 열의
일부를 다시 우주로 흡수하여 대기 중에 갇힘
으로써, 이러한 균형을 교란시킨다는 것이다.
대기 중에 더 많은 이산화탄소가 있을수록,
온도는 더 올라간다.
장기적으로 인간은 기후 변화의 최악의 영향을
막기 위해 대기 중의 이산화탄소 양을 줄여야
한다.
그러나 다른 처리로 지구 온도를 단기적으로
감소시킬 수 있다.
Volcanic eruptions, for instance, blast clouds of dust particles high up into the stratosphere, an upper layer of the atmosphere, forming a protective shield that prevents some of the sun's heat from reaching Earth's surface. The 1991 eruption of Mount Pinatubo in the Philippines, for example, caused the average temperature in the Northern Hemisphere to drop by about 1 degree Fahrenheit (more than half a degree Celsius) over the following 15 months. The SCoPEx team wants to take a page from such eruptions by injecting particles into the upper atmosphere in order to lower temperatures.
예를 들어, 화산 폭발은 대기의 상층인
성층권까지 먼지 구름을 날려보내
태양의 열이 지구 표면에 도달하는 것을
막는 보호막을 형성한다.
예를 들어, 1991년 필리핀의 피나투보
화산의 폭발은 이후 15개월 동안
북반구의 평균 기온이 화씨 1도 가량
(섭씨 0.5도 이상) 떨어지게 만들었다.
스코펙스(SCoPex) 팀은 온도를 낮추기
위해 상층 대기에 입자를 주입함으로써
이러한 폭발의 한 페이지를 차지
하고자 한다.
The basic idea — called stratospheric aerosol injection, or SAI — is simple. A high-flying aircraft or helium balloon would dispense batches of microscopic particles called aerosols into the stratosphere at altitudes of 12.4 miles (20 kilometers) or more — much higher than planes usually fly. The aerosols would remain suspended in the air, too tiny to be visible as clouds from the ground but opaque enough to reflect a fraction of the sun's energy back into space.
성층권 에어로졸 주입(SAI)이라고 불리는
기본 아이디어는 간단하다.
고공비행 항공기나 헬륨 풍선은 에어로졸
이라고 불리는 미세한 입자 덩어리를 보통
비행하는 비행기보다 훨씬 높은 12.4마일
(20킬로미터) 이상의 고도에서 성층권으로
분사할 것이다.
에어로졸은 공기 중에 떠 있는 상태로
유지되는데, 너무 작아서 땅에서 구름
으로 보이지는 않지만 태양 에너지의
일부를 우주로 반사할 수 있을 정도로
불투명하다.
In simulations, SAI appears to be a viable concept. A2018 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) report found that a fleet of high-flying aircraft could deposit sufficient aerosols to offset current levels of global warming. But the aerosols would have to be replenished every few years, and the method tackles only one of the symptoms of climate change rather than addressing its root cause, the greenhouse effect. At best, it's a stopgap measure, countering rising temperatures while countries simultaneously reduce carbon dioxide levels.
시뮬레이션에서 SAI(성층권 에어로졸 주입)는
실행 가능한 개념으로 보인다.
2018년 정부간 기후변화위원회(IPCC) 보고서는
고공비행을 하는 비행대가 현재 지구온난화
수준을 상쇄하기 위해 충분한 에어로졸을
축적할 수 있다고 밝혔다.
그러나 에어로졸은 몇 년에 한 번씩 보충해야
할 것이고, 이 방법은 기후 변화의 근본 원인인
온실 효과를 다루기 보다는 증상 중 하나만을
다루고 있다.
기껏해야 각국이 이산화탄소 수치를 줄이는
동시에 상승하는 기온에 대처하는 미봉책이다.
So far, the research into SAI has been theoretical, supplemented by a limited amount of real-world data from volcanic eruptions. SCoPEx wants to make real-world measurements under carefully controlled conditions, allowing better calibration of the computer models. "If we are to provide decision-makers with useful information about whether this could work, we need to ground-truth our models," the project's principal investigator, Frank Keutsch, in the Department of Chemistry and Chemical Biology at Harvard University, told the Boston Globe.
지금까지 SAI(성층권 에어로졸 주입)에
대한 연구는 이론적으로 이루어졌으며,
화산 폭발로 인한 제한된 양의 실제
데이터로 보완되었다.
스코펙스(SCoPex) 팀은 세심하게 제어된
조건에서 실제 측정을 수행하여 컴퓨터
모델의 보정을 개선하고자 한다.
하버드대학교 화학부 화학생물학과의
프랭크 커치 프라젝트 수석연구원은
보스턴글로브와의 인터뷰에서
"만약 우리가 의사결정자들에게
이것이 효과가 있을 수 있는지에
대한 유용한 정보를 제공하려면
우리는 우리의 모델들을 사실로
입증해야 한다"고 말했다.
Volcanoes mainly eject sulfur-based compounds. But these compounds not only cool the atmosphere but also damage Earth's protective ozone layer, which shields us from harmful UV radiation. So the SCoPEx team is focusing on a less harmful aerosol, calcium carbonate — chalk dust, in other words — which researchers hope will produce the desired cooling effect without harming the ozone layer.
화산은 주로 유황 기반 화합물을
배출한다.
그러나 이 화합물들은 대기를 냉각
시킬 뿐만 아니라 지구의 보호 오존층을
손상시켜 해로운 자외선으로부터
우리를 보호한다.
그래서 스코펙스(SCoPEx) 팀은
보다 덜 유해한 에어로졸인 탄산칼슘,
즉 분필가루에 초점을 맞추고 있다.
이를 통해 연구자들은 오존층을
손상시키지 않고 원하는 냉각 효과를
얻을 수 있기를 바라고 있다.
Proposed experiment
제안된 실험
The team wants to deploy a large, uncrewed helium balloon that would be similar to a standard weather balloon except that it would be fitted with propellers to allow the team on the ground to maneuver it in a controlled way. With assistance from the Swedish Space Corporation, scientists were planning to launch the balloon near Kiruna, Sweden.
이 팀은 일반 기상 기구와 비슷한 대형의 선원이 없는
헬륨 풍선을 배치하고자 하는데, 이 풍선은
지상에 있는 팀이 통제된 방식으로 조종할 수 있도록
프로펠러가 장착될 것이라는 점이 다르다.
스웨덴 우주공사의 도움으로 과학자들은
스웨덴 키루나 근처에서 풍선을 발사할 계획이었다.
On its first flight, which is tentatively planned for next year, the balloon would not release anything into the stratosphere. Instead, it would ascend to an altitude of 12.4 miles, where the team would test the maneuvering system and check that all the scientific instruments and communications function correctly.
내년으로 잠정 계획되어 있는 첫 비행에서
이 기구는 성층권에는 어떤 것도 방출하지
않을 것이다.
대신 12.4마일 상공까지 올라가
모든 과학 기구와 통신이 제대로 작동하는지
점검한다.
If the test run were to be successful, a second flight would perform a controlled release of 2.2 to 4.4 pounds (1 to 2 kilograms) of calcium carbonate at the same altitude. The balloon would be moving steadily in a straight line during the release, so the aerosol particles would form a narrow plume around 0.6 miles (1 km) in length. The balloon would then turn back through the plume, observing how the particles disperse over time and the extent to which they reflect sunlight, according to the SCoPEx website.
시험 운행이 성공한다면, 두 번째 비행은
같은 고도에서 2.2~4.4파운드(1~2kg)의
탄산칼슘을 통제 방출할 것이다.
풍선은 방출되는 동안 일직선으로
계속 이동하므로, 에어로졸 입자가
약 1km(0.6마일) 길이의 좁은 깃털을
형성할 것이다.
스코펙스(SCoPEX) 웹사이트에 따르면
풍선은 깃털사이를 뚫고 되돌아와 입자가
시간에 따라 어떻게 분산되는지, 그리고
그들이 햇빛을 반사하는 정도를 관찰한다.
As valuable as the SCoPEx test flight would be for our understanding of SAI, it's important to see the project in perspective. "The goal is not to change the climate or even to see if you can reflect any sunlight," one of the project scientists, David Keith, a professor of Applied Physics at Harvard, previously told HowStuffWorks. "The goal is simply to improve our models of the way aerosols form in the stratosphere."
스코펙스(SCoPex) 시험 비행이
SAI(성층권 에어로졸 주입)를
이해하는 데 귀중한 만큼
프로젝트를 관점으로 보는 것이
중요하다.
"기후를 바꾸거나 햇빛을 반사할 수 있는지
보는 것이 목표가 아닙니다,"
라고 하버드 응용물리학 교수 데이비드
키스박사는 예전에 하우스터프워크에
말했다.
"목표는 단순히 성층권에서
에어로졸이 형성되는 방식에 대한 모델을
개선하는 것입니다."
At least another decade of research will be needed before a large-scale aerosol release, Keith said. The release "might involve injecting around 1.5 million tons [1.4 million metric tons] into the stratosphere per year," he said. "Roughly a hundred aircraft would need to continuously fly payloads up to about 12 miles [20 km] altitude."
키스박사는 대규모 에어로졸이 출시되기 전에
최소한 10년 이상의 연구가 필요할 것이라고
말했다.
출시량은 "매년 약 150만톤[1.4 백만 미터톤]을
성층권에 주입하는 것이 포함될 수 있다"고
그는 말했다.
"약 100대의 항공기가 최대 20km 상공에서
지속적으로 탑재물이 비행하도록 합니다."
The controversy
논란
SAI remains highly controversial, however. One concern is that humans created the climate crisis in the first place by pumping greenhouse gases into the atmosphere, so how can people be sure that pumping aerosols into it will make things better? Although computer modeling suggests SAI is safe, there's still the possibility that it might have unforeseen side effects. There is the possibility that it could disrupt weather patterns, harm crops by reducing the amount of sunlight they receive, and — if sulfide aerosols are used — damage the ozone layer.
그러나 SAI(성층권 에어로졸 주입)는
여전히 논란이 많다.
한 가지 우려는 인간이 애초에
온실가스를 대기로 퍼냄으로써
기후 위기를 일으켰다는 것인데,
사람들이 에어로졸을 퍼냄으로써
상황을 더 좋게 만들 것이라고
어떻게 확신할 수 있을까?
컴퓨터 모델링은 SAI (성층권 에어로졸 주입)가
안전하다고 말하지만, 예측하지 못한 부작용이
있을 가능성은 여전히 있다는 것이다.
기후 패턴을 교란시키고, 농작물이 햇빛을
적게 받아 농작물을 해칠 수 있으며, 황화물
에어로졸을 사용하면 오존층을 손상시킬 수
있다는 것이다.
Indeed, some scientists are wary of following the SAI route.
실제로 일부 과학자들은 SAI(성층권
에어로졸 주입) 경로를 따르는 것을
경계하고 있다.
"That we might actually try to control the entire climate is a pretty terrifying idea," Douglas MacMartin, a senior research associate and senior lecturer in mechanical and aerospace engineering at Cornell University and a research professor in computing and mathematical sciences at the California Institute of Technology, told Smithsonian magazine. And the IPCC, in a 2018 discussion of what the panel referred to as solar radiation modification (SRM), concluded that "the combined uncertainties, including technological maturity, physical understanding, potential impacts, and challenges of governance, constrain the ability to implement SRM in the near future."
코넬 대학의 기계 및 항공우주공학 수석 연구원이자
캘리포니아 공과대학의 컴퓨팅 및 수리과학 연구교수인
더글러스 맥마틴은 스미스소니언 잡지에
"우리가 실제로 기후 전체를 통제하려 할 지도
모른다는 것은 매우 두려운 생각"이라고 말했다.
그리고 IPCC는 그 패널이 태양 복사 수정(SRM)
이라고 지칭하는 것에 대한 2018년 토론에서
"기술 성숙도, 물리적 이해, 잠재적 영향 및
통치상의 난제를 포함한 결합된 불확실성으로 인해
가까운 미래에 태양 복사 수정(SRM)을 구현할 수
있는 능력이 제약된다"고 결론지었다.
Because of these concerns, the SCoPEx team put off their helium balloon's maiden voyage "until a more thorough societal engagement process can be conducted to address issues related to solar geoengineering research in Sweden."
이러한 우려 때문에 스코펙스(SCoPEx) 팀은
헬륨 풍선의 처녀 항해를 "스웨덴에서 태양
지구 공학 관련 문제를 해결하기 위한
보다 철저한 사회 참여 과정이 이루어질 때까지
연기했다."
But Keith argued that the real danger lies in some maverick organizations implementing SAI without the kind of scientific data SCoPEX wants to get. The second big objection to SAI research is that governments and corporations that are already reluctant to reduce carbon dioxide emissions will latch onto SAI as proof that such reductions are unnecessary.
그러나 키스 박사는 스코펙스(SCoPEX)가 얻고자 하는
과학적 자료 없이 SAI(성층권 에어로졸 주입)를
시행하는 일부 독불장군 조직에 진짜 위험이
있다고 주장했다.
SAI (성층권 에어로졸 주입)연구에 대한
두 번째 큰 반대는 이미 이산화탄소
배출 감소를 꺼리고 있는 정부와 기업들이
SAI (성층권 에어로졸 주입)에
이러한 감소가 불필요하다는 증거로
달라붙을 것이라는 점이다.
That situation could negate any potential benefits of SAI..Even if the SCoPEx mission is successful and SAI is fully implemented, it will only supplement, not replace, carbon dioxide reduction. Lizzie Burns, managing director of Harvard's Solar Geoengineering Research Program, offered a vivid analogy: "It's like a painkiller. If you need surgery and you take pain medication, it doesn't mean you no longer need surgery."
그 상황은 SAI (성층권 에어로졸 주입)의
잠재적인 이익을 부정할 수 있다.
스코펙스(SCoPEx) 임무가 성공하고
SAI(성층권 에어로졸 주입)가 완전히
실행되더라도 이산화탄소 감소만
보완할 뿐, 대체는 하지 않을 것이다.
하버드대 태양 지구공학 연구 프로그램의
리지 번즈 전무이사는 다음 내용처럼 생생한
비유를 했다:
"그것은 진통제와 같다. 수술이 필요하고
진통제를 복용한다고 해서 더 이상 수술이
필요 없는 것은 아니다."
Originally published on Live Science.
라이브 사이언스에 원본으로 발간됨.
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