Exploring the Potential and Side Effects of Climate Engineering

Med tanke på de ambisiøse klimamålene i Paris-avtalen om begrensning av global oppvarming til 2 °C, med ambisjoner om å nå 1.5 °C, oppstår spørsmål om hvordan dette kan oppnås. Geoengineering har blitt foreslått for å minimere omfanget av menneskeskapte klimaendringer. I dette prosjektet har vi brukt den norske jordsystemmodellen, NorESM1-ME, til å evaluere klimaresponsen ved å kjøle ned fra et høyutslippsscenario, RCP8.5, til et mellomutslippsscenario, RCP4.5, ved bruken av aerosolbaserte geoengineering-metoder. Tre forskjellige metoder har blitt vurdert: stratosfæriske aerosolinjeksjoner (SAI), salting av lave skyer over havet (MSB) og uttynning av cirrusskyer (CCT). Klimaresponsen ved bruk aerosolinjeksjon geoengineering viste seg å være nærmere RCP4.5 klimaframskrivningen selv med høye CO2 utslipp som i RCP8.5, og mange av aspektene av de menneskeskapte klimaendringene ble dempet. De globale middeltemperaturene er sammenliknbare for alle tre metodene. Imidlertid er det forskjeller i andre klimavariabler grunnet fundamentale forskjeller i pådrevet fra de tre typene av geoengineering. CCT påvirker hovedsakelig langbølgestrålingen i atmosfæren, i motsetning til MSB og SAI, som påvirker først og fremst kortbølgestrålingen. Dette påvirker klimaresponsen forskjellig, da spesielt vannsyklusen. Vi sammenlignet også responsen i naturlige klimatiske fluktuasjoner, inkludert Nordatlanterhav - oscillasjonen (NAO), havis, havnivå, varmeinnhold i havet samt sirkulasjon, og karbonsyklusen. Vi fant i våre eksperimenter, at alle tre former stagger smeltingen av havis i Arktis. På den annen side, kan geoengineering øke havforsuring og utvide det berørte området i Nord-Atlanteren, noe som kan ha skadelig innvirkning på det biologiske mangfoldet der. Våre resultater understreker de usikre endringene i framskrivningene av havproduktiviteten under disse typer geoengineering, og derfor oppfordrer til forsiktighet ved ethvert forsøk på å påvirke jorden klima i storskala. Plutselig opphøring av storskala geoengineering viste i vår modell, at klimaet veldig raskt, innen et par tiår, snur om til klimatilstanden uten geoengineering, her RCP8.5. Dette stiller spørsmålstegn ved hvor bærekraftig slike typer geoengineering vil være, og anmoder samtidig utslippsreduksjon av klimagasser under enhver slik form for geoengineering.

Facing the steadily increasing risk of the human society failing to meet the 2-degree target, scientists have recently started exploring the possibility of manipulating the climate by deliberate measures that go beyond mitigation. In particular, Climate E ngineering (CE), or geoengineering, has been proposed as a possible future option in the event of a climate emergency. In order to meet the main objective, the project will carry out dedicated simulations using the Norwegian Earth System Model, exploring and comparing aspects of three different climate engineering techniques, followed by a careful statistical analysis of the results. An important aspect in clarifying the potential future role of climate engineering is our ability to separate the effect of climate engineering (signal) from natural (and man-made) climate variability (noise). This will be addressed in the project. Also, special attention will be given to the response of biogeochemical interactions, both on land and in the ocean. The purpose of this project is not only to learn more about aspects of climate engineering per se, but also to gain new insight into interactions between forcings, internal variability and response in the climate system. A large emphasis will be put on open publicati on of all results as well as outreach. The project addresses several topics highlighted in the call, such as internal vs. external influences on climate variability, biogeochemical cycles, and the relationship between human influence and natural variabil ity. The project applies innovative research ideas to a new research topic in Norway, and builds a new team of scientists with pre-existing expertise and a strong international network in an emerging field of climate research.