Ранее в большинстве исследований предполагалось, что метод, известный как распыление стратосферного аэрозоля, будет применяться в тропиках, и поэтому для распыления частиц потребуется специально спроектированный самолет, способный летать на высотах 20 км и более.

Для нового исследования, опубликованного в журнале Earth's Future, ученые провели моделирование различных стратегий впрыска аэрозоля и пришли к выводу, что добавление частиц на высоте 13 км над полярными регионами может значительно охладить планету, хотя и гораздо менее эффективно, чем на больших высотах ближе к экватору. Коммерческие самолеты, такие как Boeing 777F, могли бы достигать этой высоты.

Ведущий автор Алистер Даффи, аспирант факультета наук о земле Калифорнийского университета, сказал: "Солнечная геоинженерия сопряжена с серьезными рисками, и для понимания ее последствий требуется гораздо больше исследований. Однако наше исследование показывает, что охладить планету с помощью этого конкретного вмешательства легче, чем мы думали. Это влияет на то, как быстро можно было бы начать закачку стратосферного аэрозоля и кем.

"У этой стратегии полярных полетов на малых высотах есть и недостатки. На этой меньшей высоте нагнетание стратосферного аэрозоля примерно на треть эффективнее. Это означает, что нам потребовалось бы использовать в три раза большее количество аэрозоля, чтобы оказать такое же воздействие на глобальную температуру, усиливая побочные эффекты, такие как кислотные дожди. Эта стратегия также была бы менее эффективной при охлаждении тропиков, где непосредственная уязвимость к потеплению наиболее высока.

"Однако изменение климата является серьезной проблемой, и жизненно важно понимать все наши варианты, чтобы у политиков были доказательства, необходимые им для принятия обоснованных решений".

Исследователи провели моделирование в британской Earth System Model 1 (UKESM1), компьютерной модели климата, чтобы оценить воздействие выброса стратосферного аэрозоля. Добавляя диоксид серы, который в дальнейшем образует крошечные отражающие частицы, на разных высотах, широтах и в разное время года, они смогли количественно оценить эффективность различных стратегий развертывания.

Они сказали, что применение стратосферного аэрозоля на малых высотах может сработать только в том случае, если оно будет осуществляться вблизи полярных областей Земли. Чтобы быть эффективными, частицы должны создаваться в стратосфере, слое атмосферы над верхушками большинства облаков, и этот слой находится ближе к земле, ближе к полюсам.

В тропосфере - самом нижнем слое атмосферы - любые аэрозольные частицы быстро исчезают, поскольку они попадают в облака и выпадают дождем. Однако стратосфера сухая, стабильная и без облаков, а это означает, что добавленные частицы будут оставаться на поверхности в течение месяцев или лет.

Исследователи подсчитали, что выброс 12 миллионов тонн диоксида серы в год на глубину 13 км весной и летом в каждом полушарии приведет к охлаждению планеты примерно на 0,6°C. Это примерно такое же количество, добавленное в атмосферу в результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 году, которое также привело к заметному понижению глобальных температур.

При моделировании диоксид серы добавлялся на широтах 60 градусов к северу и югу от экватора. Это примерно широта Осло в Норвегии и Анкориджа на Аляске; на юге это было бы ниже самой южной оконечности Южной Америки.

Эта стратегия не так эффективна, как впрыскивание диоксида серы на 20 км, поскольку частицы не остаются в стратосфере так долго, то есть всего несколько месяцев на высоте 13 км, а не до нескольких лет на высоте 20 км.

Однако стратегия полетов на малой высоте с использованием существующих самолетов может начаться раньше, чем высотный подход, и исследователи отмечают, что более раннее исследование показало, что проектирование и сертификация высотных самолетов может занять десятилетие и стоить несколько миллиардов долларов.

Соавтор Уэйк Смит, преподаватель Йельской школы окружающей среды, входящей в состав Йельского университета, сказал: "Хотя ранее существовавшим самолетам все еще потребуется программа существенной модификации, чтобы они могли функционировать в качестве заправщиков, этот маршрут был бы намного быстрее, чем проектирование нового высоколетящего самолета".

Эта стратегия не является быстрым решением проблемы - любые выбросы стратосферного аэрозоля необходимо вводить постепенно и постепенно сокращать, чтобы избежать катастрофических последствий внезапного потепления или похолодания. Это также не устранило бы необходимости в сокращении выбросов.

Соавтор доктор Мэтью Генри из Эксетерского университета сказал: "Нагнетание стратосферного аэрозоля, безусловно, не является заменой сокращения выбросов парниковых газов, поскольку любые потенциальные негативные побочные эффекты увеличиваются с увеличением степени похолодания: мы можем достичь долгосрочной стабильности климата только при нулевом показателе".

Исследование получило финансирование от Британского совета по исследованию природной среды (NERC).