Det som en gång betraktades som en marginell idé, nämligen att motverka den globala uppvärmningen genom att släppa ut stora mängder solreflekterande partiklar i jordens atmosfär, är nu föremål för seriösa vetenskapliga överväganden. Hundratals studier har modellerat hur denna form av solgeoengineering, känd som stratosfärisk aerosolinjektion (SAI), skulle kunna fungera.
Det finns en reell möjlighet att nationer eller till och med individer som söker en tillfällig lösning på klimatförändringarna kan komma att pröva SAI – men förespråkarna underskattar dramatiskt hur svårt och komplicerat det kommer att bli, säger forskare från Columbia University.
”Även om simuleringarna av SAI i klimatmodeller är sofistikerade, kommer de nödvändigtvis att vara idealiserade. Forskarna modellerar perfekta partiklar med perfekt storlek. Och i simuleringen placerar de exakt så många av dem som de vill, där de vill ha dem. Men när man börjar fundera på var vi faktiskt befinner oss, jämfört med den idealiserade situationen, avslöjas en hel del osäkerhet i dessa förutsägelser”, säger V. Faye McNeill, atmosfärisk kemist och aerosolforskare vid Columbia Climate School och Columbia Engineering.
”Det finns en rad saker som kan hända om man försöker göra detta – och vi hävdar att utbudet av möjliga resultat är mycket bredare än vad någon hittills har insett.”
I en artikel publicerad i Scientific Reports tar McNeill och hennes kollegor hänsyn till de fysiska, geopolitiska och ekonomiska begränsningarna av SAI. De börjar med att samla in den spridda vetenskapliga litteraturen om hur SAI:s effekter skulle formas av nyanserna i dess användning.
Många faktorer påverkar hur aerosoler interagerar med jordens system: höjden och longituden där de släpps ut, vilken tid på året detta sker och, naturligtvis, den totala mängden partiklar som är inblandade.
Den viktigaste variabeln verkar dock vara latituden. Till exempel skulle SAI koncentrerad till polära regioner sannolikt störa tropiska monsunsystem. Utsläpp koncentrerade till ekvatoriella regioner skulle kunna påverka jetströmmen och störa de atmosfäriska cirkulationsmönster som leder värme mot jordens poler.
”Det handlar inte bara om att släppa ut fem teragram svavel i atmosfären. Det spelar roll var och när man gör det”, säger McNeill.
Dessa variationer tyder på att om SAI genomförs bör det ske på ett centraliserat och samordnat sätt. Med tanke på de geopolitiska realiteterna anser forskarna dock att detta är osannolikt.
Hittills har modellstudier nästan uteslutande fokuserat på SAI-metoder som använder sulfatrika gaser, liknande de som bildas när vulkaniska plymer oxiderar och kondenserar i stratosfären.
Vulkanutbrott har kylt jorden i det förflutna. När Mount Pinatubo hade ett utbrott 1991 sjönk till exempel temperaturen på jorden med nästan en grad Celsius under flera år efteråt. Den händelsen citeras ofta som ett bevis på hur SAI skulle kunna fungera.
Förutom att kyla ner marknivån medför SAI också oönskade konsekvenser, både förväntade och oväntade. Pinatubos utbrott störde till exempel också det indiska monsunsystemet, vilket ledde till minskad nederbörd i hela Sydasien och orsakade uppvärmning i stratosfären och uttunning av ozonskiktet.
Användningen av sulfater för SAI kan medföra liknande risker eller ytterligare miljöproblem, inklusive surt regn och markföroreningar. Dessa farhågor har lett till en sökning efter andra aerosolingredienser för SAI.
Föreslagna mineralalternativ inkluderar kalciumkarbonat, alfa-aluminiumoxid, rutil och anatas-titandioxid, kubisk zirkoniumoxid och diamant. Övervägandet av alternativ har fokuserat på deras optiska egenskaper, men andra faktorer har försummats.
”Forskare har diskuterat användningen av aerosolkandidater utan att ta hänsyn till hur praktiska begränsningar kan begränsa möjligheten att faktiskt injicera stora mängder av dem varje år”, säger Miranda Hack, aerosolforskare vid Columbia University och huvudförfattare till den nya artikeln.
”Många av de material som har föreslagits är inte särskilt rikligt förekommande.”
Diamant är optiskt väl lämpad för uppgiften, men det finns helt enkelt inte tillräckligt med diamant. När det gäller kubisk zirkoniumoxid och rutil-titandioxid skulle utbudet möjligen kunna möta efterfrågan, men Columbia-teamets ekonomiska modellering tyder på att en ökad efterfrågan skulle belasta leveranskedjorna och göra dem mycket dyrare.
Det finns tillräckliga mängder alfa-aluminiumoxid och kalciumkarbonat för att absorbera efterfrågan utan att driva upp priserna till oöverkomliga nivåer – men precis som med de andra kandidaterna finns det allvarliga tekniska utmaningar förknippade med att sprida dem.
Vid den minimala partikelstorlek under en mikrometer som krävs för SAI tenderar alla mineralalternativ att klumpa ihop sig till större aggregat. Enligt forskarnas beräkningar är dessa aggregat mindre effektiva när det gäller att reducera solljus än partiklar, och deras klimatpåverkan är ännu mindre känd.
”I stället för att ha dessa perfekta optiska egenskaper får man något mycket sämre. Jämfört med sulfat tror jag inte att vi nödvändigtvis skulle se de klimatfördelar som har diskuterats”, säger Hack.
Alla dessa praktiska överväganden – när det gäller implementeringsstrategier, styrning, tillgänglighet och materialegenskaper – gjorde SAI ännu mer osäkert än det redan är, säger forskarna. Detta bör man vara medveten om när man överväger att använda SAI.
”När man tittar på solgeoengineering handlar det om riskavvägningar”, säger Gernot Wagner, klimatekonom vid Columbia Business School och nära samarbetspartner till Climate School. Med tanke på de komplicerade realiteterna kring SAI säger han: ”Det kommer inte att bli som 99 % av dessa artiklar förutspår.”
Studien är medförfattad av Daniel Steingart, meddirektör för Columbia Electrochemical Energy Center.
Mer information: Tekniska och logistiska problem medför praktiska begränsningar för strategier för stratosfärisk aerosolinjektion, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-20447-2. www.nature.com/articles/s41598-025-20447-2
