مشروع حالة العلم: “اقتصاديات هندسة المناخ”

إعداد: سمر عبدالرحمن أحمد منصور – باحثة مشاركة بالمشروع.
إشراف ومراجعة: د. لبنى غريب عبد العليم مكروم – مدرس العلوم السياسية بجامعة السويس ومدير المشروع.

الكلمات المفتاحية:

• تغير المناخ، الهندسة الجيولوجية، إدارة الإشعاع الشمسي، إزالة ثاني أكسيد الكربون، سياسة المناخ

الملخص:

تستعرض هذه المقالة وتقيّم الأدبيات الحديثة حول اقتصاديات هندسة المناخ. تشير الأدبيات إلى نوعين رئيسيين من هندسة المناخية وهما إدارة الإشعاع الشمسي وإزالة ثاني أكسيد الكربون وتقوم هذه المقالة بدراسة الجوانب العلمية والهندسية لهذه التقنيات وآثارها على تخطيط السياسات الاقتصادية. وتغطي مناقشتها السياسة المثلى وتسعير الكربون، العدالة بين المناطق والأجيال، المشاركة الاستراتيجية في تصميم الاتفاقيات البيئية الدولية، ومصادر المخاطر وعدم اليقين المتعلقة بهذه التقنيات. كما ينبغي أن تلعب هندسة المناخ، مثل التخفيف والتكيف دورًا حيويًا في تصميم السياسات المناخية المحلية والعالمية في المستقبل. نقترح سبلًا التي تحتاج لمزيد من البحث.

1. المقدمة:

على مدار قرون قامت المجتمعات بتوليد ثاني أكسيد الكربون وغيرها من الغازات المسببة للأحتباس الحراري في البيئة. ومع النمو السكانى وزيادة الناتج الاقتصادي، أرتفعت نسبة غاز ثانى أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بمعدل متزايد[1] إذا لم يتم تنفيذ سياسات لإزالة الكربون من نظام الطاقة العالمي، فقد تسوء الاتجاهات المتعلقة بنقل المزيد من الناس من براثن الفقر إلى الطبقة الوسطى. لقد أثرت مخاوف تغير المناخ على كلاً من السياسات المحلية (على سبيل المثال خطة الطاقة النظيفة في الولايات المتحدة) والهيئات الدولية التفاوضية مثل اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ (UNFCCC). وقد تركزت محادثات السياسات والتفاوض المتعلقة بتغير المناخ بشكل أساسي على تقليل انبعاثات غازات الدفيئة أو المسببة للأحتباس الحراري. وتُعرف تقليل الانبعاثات باسم التخفيف أو التخفيض. وقد بدأت المفاوضات بالفعل تؤتي ثمارها، ولكن فقط بكميات ملحوظة. في الوتيرة الحالية، يتجه العالم نحو تركيزات من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تتراوح بين 550 و 1,000 جزء في المليون بنهاية هذا القرن، مما يجعل الهدف المتمثل في تقييد تغيّر درجة الحرارة العالمية إلى 2 درجة مئوية يبدو بشكل متزايد غير قابل للتحقيق، بينما يصبح تغيير قدره 4.0 درجة مئوية أكثر احتمالية. وتشير الأدلة العلمية إلى أن كمية الاحترار الناجمة عن انبعاثات معتدلة مستمرة ستؤثر على الأنظمة البشرية والطبيعية لعدة أجيال (الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخIPCC  2014).

هناك نهجان بديلان للحد من المخاطر الناجمة عن تغير المناخ إلى جانب التخفيف: التكيف والهندسة المناخية, فالتكيف يقلل من المخاطر من خلال تعزيز مرونة الأنظمة تجاه تغير المناخ ومع الاعتراف بأن تأثيرات المناخ ستكون متنوعة وغالبًا ما تكون تراجعية، قام المجتمع الدولي بإعطاء الأولوية للتكيف كوسيلة لمساعدة الدول الفقيرة في التعامل مع التغيرات المناخية الحالية وغير القابلة للتجنب.

الهندسة المناخية المعروفة غالبًا باسم الهندسة الجيولوجية:[2] هي مساهمة حديثة في المناقشات الأكاديمية والسياسية حول مخاطر المناخ, والأدبيات الاقتصادية حول الهندسة المناخية جديدة. نحلل الأدبيات ونصف كيف يمكن لهذه المجموعة الجديدة من الأدوات معالجة تغير المناخ.
نبدأ بمناقشة الأفكار العلمية ذات الصلة بفئتي الهندسة المناخية الرئيسيتين: إزالة ثاني أكسيد الكربون (CDR) وإدارة الإشعاع الشمسي(SRM)[3] نصف الخصائص الأكثر بروزًا لهاتين الفئتين.
وتركز هذه المراجعة بشكل أساسي على إدارة الإشعاع الشمسي (SRM) التي تختلف عن التخفيف والتكيف ولها القدرة على تحدي السياسات التقليدية لتغير المناخ وقدرتها أيضاً على تعطيل التفكير القياسي حول سياسة تغير المناخ.

تتركز الغالبية العظمى من الأدبيات الاقتصادية للهندسة المناخية على هندسة الاستجابة الشمسية أو إدارة الإشعاع الشمسي SRM بسبب ثلاث خصائص:

  (أ) أقل تكلفة من التخفيف

 (ب) يسمح SRM باتخاذ إجراءات سريعة، ربما يتجاوز دورة الكربون على الأرض

 (ج) قد لا يعوض SRM بالكامل عن الاحترار الناجم عن ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى عواقب غير      متوقعة.

ونظرًا لأنها رخيصة، توفر SRM إمكانية تقليل تكاليف التخفيف من مخاطر المناخ بشكل كبير. لكنه رخيص للغاية بحيث يمكن تنفيذها بشكل واقعي من قبل دول فرادى تسعى لتحقيق مصالحها الذاتية. وبما أنها سريعة، قد تكون قادرة على العمل كضمان ضد أضرار المناخ المستقبلية غير المؤكدة ونقاط التحول المناخية. لكن، بسبب إمكانية تنفيذها بسرعة في أي وقت، فإن لديها القدرة على أن تُستخدم بشكل استراتيجي من قبل بعض الفاعلين وتؤدي إلى سلوك دون المستوى الأمثل لدى الآخرين.

هدفنا من هذه المراجعة هو استكشاف هذه المقايضات وغيرها تستعرض المراجعة الأطر والنماذج الرئيسية والتوسعات التي تُستخدم حاليًا في الأدبيات، وتبعات تلك الخيارات النمذجة، ومجموعة النتائج الحالية. نحدد بعد ذلك السبل للبحث المستقبلي.[4]

2. العلوم والهندسة:

تتمتع الهندسة المناخية بخصائص جديدة للتخفيف من المخاطر، من حيث الجدوى التكنولوجية والآثار المادية على النظام المناخي. هذه الخصائص هي التي تدفع الاقتصاد المتميز للهندسة المناخية مقارنة بالتخفيف والتكيف, على الرغم من أن هندسة المناخ قد تشير إلى تقنيات متباينة مثل المرايا العاكسة لأشعة الشمس في الفضاء والازدهار المنظم للطحالب، فإن معظم الأساليب تنقسم إلى فئتين من التقنيات، التي لا تشترك في شيء سوى النهج غير التقليدي لتقليل مخاطر تغير المناخ.

الفئة الأولى (إدارة الإشعاع الشمسي SRM): تعاكس تأثيرات الاحترار الناتجة عن الغازات الدفيئة من صنع الإنسان من خلال عكس ضوء الشمس إلى الفضاء قبل أن يتم امتصاصه بواسطة الأرض

الفئة الثانية (إزالة ثاني أكسيد الكربونCDR): تقلل من تركيزات غاز CO2 في الغلاف الجوي مباشرة.

في بقية هذا القسم نقدم الخصائص العلمية والتقنية الأساسية لكل من هذه التقنيات الهندسية المناخية ثم نقارن ونميز تلك الخصائص عن خصائص التخفيف، كما نوضح بعد تقديم نموذجنا الاقتصادي لهندسة المناخ، أن الخصائص المكانية والزمنية المحددة لـ SRM و CDR تدفع اقتصادياتها الفريدة. نظرًا لأن تركيزنا الرئيسي هو اقتصاديات هندسة المناخ، فإننا نقيد الاقتباسات في هذا القسم إلى الأكثر ضرورة فقط؛ تم نشر مراجعة شاملة لحالة وآفاق علم هندسة المناخ، بما في ذلك الاقتباسات الأدبية الواسعة، كجزء من تقرير المجلس الوطني للبحوث (NRC 2015a,b).

أولًا: إدارة الإشعاع الشمسي Solar Radiation Management (SRM).

تقريبًا 30% من الإشعاع الشمسي الوارد يتم عكسه مرة أخرى إلى الفضاء، بينما يتم امتصاص الباقي وإعادة إصداره بواسطة الأرض. الخصائص الإشعاعية للشمس وإشعاع الأرض مختلفة تمامًا. أكبر جزء من إشعاع الشمس يكون في الطيف المرئي قصير الموجة، بينما الأرض تصدر إشعاعًا في الطيف تحت الأحمر طويل الموجة. على الرغم من أن الغلاف الجوي لا يتفاعل كثيرًا مع الضوء المرئي الوارد من الشمس، إلا أن الغازات الدفيئة فيه تتفاعل بشكل كبير مع الإشعاع تحت الأحمر الذي تصدره سطح الأرض. ولهذا السبب، فإن الزيادة في تركيزات الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) تسبب ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي والمحيطات. ستؤدي تقنيات التخفيف من الإشعاع الشمسي (SRM) إلى تبريد الأرض من خلال عكس نسبة أكبر من الإشعاع الشمسي الوارد مرة أخرى إلى الفضاء قبل أن يتم امتصاصه وإعادة إصداره بواسطة الأرض، مما يعوض بعض أو حتى كل الاحترار على نطاق عالمي.

1.وصف مختصر للتقنيات المختلفة

تم اقتراح عدد من الأساليب الهندسية لتعطيل توازن الإشعاع للأرض لمواجهة آثار الاحترار الناتجة عن الغازات الدفيئة يمكن تنفيذ هذه التقنيات المختلفة من سطح الأرض وحتى خارج الغلاف الجوي للأرض ومع ذلك، يُعتبر نوعان من التكنولوجيا المناقشة حاليًا قابلين للتوسع وممكنين تقنيًا واقتصاديًا في المستقبل القريب:  

 – تعديل البياض بالهباء الجوي الطبقي stratospheric aerosol albedo modification (SAAM)

 – إضاءة السحب البحرية marine cloud brightening (MCB)

(SAAM) مستوحاة من النظير الطبيعي: الانفجارات البركانية الكبيرة التي تقلل بشكل دوري من درجات الحرارة العالمية عن طريق حقن كميات كبيرة من سوائل الهباء الجوي الكبريتية في الستراتوسفير. هذه الطبقة من الغلاف الجوي للأرض مستقرة حرارياٌ؛ وبالتالي، فإنها تسمح للجسيمات المحقونة بالبقاء، مما يعكس الضوء مرة أخرى إلى الفضاء لمدة تتراوح بين سنة إلى سنتين في المتوسط، بدلاً من الأيام القليلة التي توجد فيها هذه الجسيمات بالقرب من سطح الأرض. إن العمر الطويل لهذه الجسيمات يعني أن فعالية SAAM ستكون غير حساسة إلى حد ما للاضطرابات اليومية في مخططات التنفيذ، على الرغم من أنه لتحسين تركيز وتوزيع الهباء الجوي في الستراتوسفير، فمن المرجح أن يكون هناك برنامج مستمر مفضل (Rasch et al. 2008). النهج الأكثر ترجيحًا للتنفيذ هو الطائرات عالية التحليق المجهزة بأنظمة توزيع سلائف الهباء الجوي (ماكليلان وآخرون. 2012)، ولكن تم أيضًا تقييم أنظمة النشر الأخرى التي تتضمن تقنيات مثل البالونات والأنابيب والمدفعية (المجلس النرويجي للاجئين 2015 ب).

ستستغل MCB ظاهرة تسمى تأثير تومي حيث تؤدي إضافة جزيئات صغيرة إلى السحب المنخفضة فوق المحيط إلى إنشاء المزيد من قطرات السحب الأصغر التي تكون أكثر انعكاسًا. سيتطلب تنفيذ MCB على نطاق واسع بناء أسطول من السفن لرش الملح أو الجسيمات الدقيقة الأخرى في الغلاف الجوي السفلي فوق مناطق المحيط القابلة لهذا النوع من التدخل، وقد تم بالفعل تطوير عدد من التصاميم لهذه السفن (Salter et al. 2008) على عكس SAAM ستكون هذه الجسيمات قصيرة الأجل، لذا فإن النشر المستمر ضروري للتأثير المستمر

2.نظرة عامة على التكاليف والفوائد والمخاطر والعواقب:

تتراوح التكاليف المباشرة للتقنيات المقترحة لتقليل الإشعاع الشمسي من مرتفعة جداً (المرايا الفضائية) (أنجل 2006) إلى منخفضة جداً (SAAM). ونظراً لانخفاض التكاليف وفهم الآليات الفيزيائية بشكل جيد، فإن تقنيات SAAM تعتبر حالياً الأكثر قابلية للتطبيق والأرجح لخفض الإشعاع الشمسي. ولا تتطلب تقنية SAAM أي ابتكارات كبيرة في التكنولوجيا القائمة. يقدّر كروتزن”Cruten” (2006) التكلفة بحوالي 20-25 مليار دولار على مدى 1-2 سنة، بناءً على تقنيات البالونات ومدافع المدفعية.

يقدم روبوك وآخرون ( Robock et al (2009))نظرة عامة على التكاليف التقريبية لتقنيات مختلفة، تتراوح بين 0.2 مليار دولار سنويًا إلى 30 مليار دولار سنويًا. يستخدم كاتز )(2010)( Katz  كل من تجميع البيانات والاستنتاج للحصول على تقديرات لبعض تقنيات خفض الإشعاع الشمسي ضمن مناقشة تكنولوجية أوسع. يوفر مكليلان وآخرون )(2012)  (McClellan et alنظرة عامة على التكاليف المتعلقة بتقنيات معينة، حيث توصلوا إلى تقديرات أقل للتكلفة لمواجهة آثار الاحترار الناتجة عن تضاعف ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، حيث كانت التكلفة المستندة إلى التكنولوجيا الحالية 1.1 مليار دولار سنويًا، وللأجهزة الجديدة 0.6 مليار دولار سنويًا.[5] على الرغم من اختلاف التقديرات، يُعتبر استخدام الطائرات عادةً التقنية الأقل تكلفة. وعلى الرغم من أنها ليست جاهزة للنشر مثل SAAM باستخدام التكنولوجيا الحالية، تشير التقديرات الحالية لتقنية MCB إلى أن التكاليف المباشرة لتحقيق تخفيضات في درجات الحرارة العالمية من المرجح أن تكون منخفضة أيضاً مقارنة بتكاليف تقليل الانبعاثات (NRC 2015b).

تُظهر أبحاث نمذجة المناخ المكثفة أن حتى تطبيقات SAAM البسيطة نسبيًا تبدو فعالة بشكل جيد في التخفيف من التغيرات في درجة الحرارة وهطول الأمطار التي تتنبأ بها ظاهرة الاحتباس الحراري، حتى على النطاق الإقليمي. (Caldeira & Wood 2008, Ricke et al. 2012). ومع ذلك، فإن عدم التوافق بين مواجهة الاحترار الناتج عن زيادة إشعاع الأرض والتبريد الناتج عن تقليل إشعاع الشمس يؤدي بالضرورة إلى عكس غير كامل لتأثيرات الاحتباس الحراري. تشمل هذه العيوب التبريد النسبي المفرط للمناطق الاستوائية والتبريد الناقص للمناطق القطبية، والجفاف المفرط في الدورة الهيدرولوجية العالمية مع استعادة درجات الحرارة العالمية (Bala et al. 2008) ، والتغيرات المصاحبة في أنماط الدورة الجوية العالمية التي تؤدي إلى تغير المناخ الإقليمي المستمر حتى بعد استقرار درجات الحرارة العالمية. (Ricke et al. 2010).

سيزيد SAAM من حصة الضوء الشمسي المنتشر، بدلاً من المباشر الذي يصل إلى سطح الأرض، مما يؤدي إلى تغييرات صغيرة ولكنها قد تكون ذات دلالة في لون السماء (Kravitz et al. 2012) ، وسعة الطاقة الشمسية (Murphy 2009) ، وإنتاجية النظام البيئي. (Kalidindi et al. 2014).

قد تُدخل تقنيات التعديل الجيولوجي البيئي مخاطر بيئية جديدة.إدخال الجسيمات إلى طبقة الستراتوسفير(الطبقة العليا فى الغلاف الجوي) التي لا تزال تحتوي على تركيزات كبيرة من الكلور وفلور وكربونات يزيد من خطر استنفاد الأوزون الستراتوسفيري (Tilmes et al. 2008). قد يعيق أو حتى يعكس نشر SAAM على نطاق واسع تعافي ثقب الأوزون في الستراتوسفير. كما أن SRM لا يقدم شيئًا يذكر لمعالجة مشاكل تحمض المحيطات، وهي العملية التي تؤثر فيها تبادل ثاني أكسيد الكربون بين الغلاف الجوي والمحيط على درجة حموضة سطح المحيط، مما يؤدي إلى مجموعة متنوعة من العواقب على الحياة البحرية (Orret al. 2005).

ثانيًا: إزالة ثاني أكسيد الكربون Carbon Dioxide Removal (CDR).

أحد التحديات الرئيسية المرتبطة بتقليل مخاطر ارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو العمر الطويل لهذا الملوث. ولأن المحيطات والمحيط الحيوي مصارف طبيعية تمتص جزءا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الجديدة، فإن معدل الامتصاص محدود وتشبع مع استمرار تركيزات ثاني أكسيد الكربون العالية في الغلاف الجوي. ويبقى جزء كبير من ثاني أكسيد الكربون المنبعث في الغلاف الجوي لآلاف السنين (Archer et al. 2009). وتمثل تكنولوجيات الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وسيلة لزيادة قدرة ومعدل امتصاص بالوعات الكربون بصورة اصطناعية.

1.وصف موجز للتكنولوجيات المختلفة:

هناك مجموعة متنوعة من الطرق لإزالة الكربون من الغلاف الجوي (CDR) التي تعتبر نظرية قابلة للتطبيق: الطاقة الحيوية مع احتجاز الكربون وتخزينه (BECCS)تستخدم الكتلة الحيوية النباتية لاحتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون، بينما يستخدم احتجاز الهواء المباشر (DAC)سائلًا قلويًا لإزالة ثاني أكسيد الكربون، وتسريع التجوية المحسنة يسرع من تخزين ثاني أكسيد الكربون الطبيعي على مدى آلاف السنين (NRC 2015a).

2.نظرة عامة على التكاليف والفوائد والمخاطر والآثار:

من المتوقع أن تكون جميع تقنيات إزالة الكربون المباشر (CDR) ذات تكاليف مباشرة كبيرة، وغالبًا ما تكون هذه التكاليف مقارنة بتكاليف التخفيف أو أكثر منها. لدى CDR نفس العواقب المناخية مثل التخفيف لأنه يعالج السبب الجذري لتغير المناخ المدفوع بالانبعاثات، على عكس SRM الذي يخفي تأثيره. تقدم تقنيات إزالة الكربون من الهواء (CDR) استراتيجية أكثر قابلية للعكس لتقليل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مقارنة بالطرق التقليدية، حيث يمكنها محو الانبعاثات السابقة وتقليل التركيزات بشكل أسرع من مجرد وقف الإنتاج. تكنولوجيا إزالة الكربون من الهواء (CDR) تشكل في الغالب مخاطر معزولة، باستثناء تخصيب المحيطات، حيث تشير الدراسات إلى أن النشر على نطاق واسع قد يؤثر بشكل كبير على تنوع الحياة البحرية.

الالتقاط الصناعي للهواء هو تقنية إزالة الكربون المباشر (CDR) التي تتمتع بأكبر إمكانيات للاستخدام كحل احتياطي بحت. من المتوقع أن تكون التكلفة الرئيسية للمكون هي الطاقة الخالية من الكربون لتشغيل هذه الأجهزة. يتراوح التكلفة المقدرة من 30 دولارًا لكل طن من ثاني أكسيد الكربون

(Lackner & Sachs 2005) إلى أكثر من 600 دولار لكل طن من ثاني أكسيد الكربون . (Socolow et al. 2011) لاغنر وآخرون (2012) يجريون مسحًا شاملاً للأوراق التي تتناول نفقات إزالة ثاني أكسيد الكربون، على الرغم من أنهم لا يقدمون تقديرات كمية. يقدر لاكنر (2009) تكاليف إزالة ثاني أكسيد الكربون بمبلغ 200 دولار لكل طن من ثاني أكسيد الكربون في مرحلة النموذج الأولي و30 دولارًا لكل طن من ثاني أكسيد الكربون في المرحلة التجارية.يقدر هاوس وآخرون (2011) أن التكاليف الحالية لإزالة الكربون المباشر (CDR) تبلغ 1000 دولار لكل طن من ثاني أكسيد الكربون، مع توقعات بانخفاض التكاليف إلى 300 دولار لكل طن من ثاني أكسيد الكربون بحلول عام 2050.

يقدم المؤلفون تكاليف الطاقة لالتقاط وضغط ثاني أكسيد الكربون والاختلافات بين هذه التكاليف المتوقعة لها تأثير كبير على النشر المحتمل، فبسعر 30 دولارًا لكل طن من ثاني أكسيد الكربون، تمتلك هذه التكنولوجيا القدرة على تعديل مسارات التخفيف المثلى لمخاطر المناخ بشكل كبير، بسعر 600 دولار لكل طن من ثاني أكسيد الكربون، يكون لاعبًا ثانويًا، ولكن بسعر 1000 دولار لكل طن من ثاني أكسيد الكربون، يصبح مجرد تجربة ذهنية.
تتبع تقنيات أخرى نفس النمط العام من التكاليف العالية والنطاقات غير المعروفة. يقدم كريجلر وآخرون (2013) ملخصًا لتكاليف BECCS. وجد المؤلفون أن تكلفة BECCS تقل عن 0-1,000 دولار لكل طن من ثاني أكسيد الكربون لعمليات الالتقاط التي تقل عن 14,000 مليون طن سنويًا، مقارنةً بطرق إزالة الكربون الأخرى. يقدر ريكيلز وآخرون (2012) تكلفة تخصيب الحديد في المحيطات بـ 22-119 دولارًا لكل طن من ثاني أكسيد الكربون.

ثالثًا: خصائص التخفيف مقابل إدارة الإشعاع الشمسي وإزالة ثاني أكسيد الكربون.

الاستراتيجية المعتادة لمواجهة تغير المناخ هي القضاء على المصدر من خلال إزالة الكربون من نظام الطاقة، وهو ما يعرف بالتخفيف. ثاني أكسيد الكربون هو ملوث عالمي طويل الأمد (Archer et al. 2009) وبالتالي فإن تقليله من قبل جهة واحدة له تأثير ضئيل مقارنة بالملوثات الأخرى. فالتهديدات الوحيدة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي التي يمكن للمصدر التخفيف منها من خلال التخفيف هي تلك الناتجة عن انبعاثاته المستقبلية. وكل تقنية من تقنيات الهندسة المناخية تقدم نقطة نفوذ جديدة في هذا الصدد. يمكن لتقنية SRM أن تمكن جهة واحدة من التخفيف من بعض عواقب جميع الانبعاثات، سواء الماضية أو الحالية، في وقت قصير جداً وبتكلفة منخفضة.  تقلل تقنية إزالة الكربون المباشر (CDR) من تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، مما يعالج السبب الجذري لتغير المناخ. هذا يتضمن تقليل الانبعاثات السابقة والمستقبلية من الأفراد والمجموعات.

 باستثناء القدرة على إزالة الانبعاثات السابقة من البيئة، تشترك تقنيات إزالة الكربون المباشر (CDR) في العديد من الخصائص مع طرق التخفيف التقليدية. لديها تكاليف مباشرة كبيرة، وتُقيدها فترات طويلة، وتخفف بشكل فعال من آثار تغير المناخ. ومع ذلك، تختلف حدود وخصائص SRM بشكل كبير عن التخفيف في عدة جوانب اقتصادية ذات صلة، بالإضافة إلى العواقب الواضحة لتقليل التكاليف المباشرة. أولاً وقبل كل شيء، تختلف تأثيراته، وإلى حد أقل، إمكانيات نشره حسب الموقع. هذه الخاصية الفيزيائية تعادل عدم الكفاءة في فعالية SRM في التحكم في تهديدات المناخ، مما يسمح بسلوكيات استراتيجية جديدة.  ثانياً, يمكن نشر SRM أو التخطيط له أو إنهاؤه بشكل مفاجئ في أطر زمنية أقصر بكثير من تقليل الانبعاثات أو تقنيات CDR (in terms of technological feasibility). ونشر تقنية SRM أكثر عدم يقينًا ومخاطرة من تقنيات تقليل الانبعاثات أو تقنيات إزالة الكربون من الهواء بسبب التعويض غير الكافي للتغير المدفوع بثاني أكسيد الكربون، هذه الشكوك والمخاطر العلمية والتقنية يمكن أن تترتب عليها عواقب اقتصادية.

1. التباين المكاني:

نظرًا لأن عمر CO₂ في الغلاف الجوي أطول من فترات الخلط في التروبوسفير، فإن تقليل الانبعاثات البشرية و CDR لهما تأثير ضئيل على توزيع ميزات القوة. قد يوفر SRM التحكم في التوزيع المكاني لتأثيرات عكس أشعة الشمس. على الرغم من أن الرياح القوية في الستراتوسفير تجعل من المستحيل إدارة التوزيع الطولي للجسيمات العاكسة في SAAM، إلا أن هناك إمكانية للتحكم في التوزيعات العرضية للجسيمات، مما يسمح بانعكاس المزيد من ضوء الشمس في نصف الكرة الأرضية الواحد أكثر من الآخر أو فوق الأقطاب أكثر من المناطق المعتدلة. (Robock et al., 2008).

يمتلك مهندسو الجيولوجيا سيطرة كبيرة على تنفيذ MCB ، لكن من غير المرجح أن تستفيد سوى مناطق معينة من الغلاف الجوي البحري من زيادة انعكاسية السحب البحرية. (Latham et al. 2012). نتيجة لهذه الدرجات من الحرية المكانية، هناك بعض الإمكانية لـ “الضبط” في تأثيرات SRM المناخية الإقليمية (See, for example, MacMartin et al. 2013).

بينما يتمتع تغير المناخ بتباين مكاني كبير (Walther et al. 2002)، فإن الاستجابات الإقليمية لتخفيضات الانبعاثات وCDR أكثر وضوحًا. تغير المناخ الإقليمي يتم التخفيف منه أو عكسه. على الرغم من أن هذا لا ينطبق دائمًا على العواقب الناجمة عن عدم القابلية للعكس وسلوك العتبة لبعض الأنظمة البشرية والبيئية (IPCC 2014)، فإن زيادة أو تقليل تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يؤدي إلى تأثيرات مناخية إقليمية تتناسب بشكل نسبي.

في حالة تطبيق إدارة الإشعاع الشمسي (SRM) بشكل موحد، فإن التغيرات في درجات الحرارة في جميع المناطق تنخفض، وكذلك التغيرات في هطول الأمطار في معظم المناطق (Kravitz et al. 2014). ومع ذلك، تختلف معدلات انخفاض هذه التغيرات من منطقة إلى أخرى مع زيادة كمية SRM المطبقة. نتيجة لذلك، فمن المؤكد تقريبًا أن مناطق وبلدان وقطاعات مختلفة ستفضل كميات وتوزيعات مختلفة من SRM. بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن تزيد هذه التفضيلات اختلافًا إذا زادت كمية SRM لتعويض زيادة تركيزات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي (Ricke et al. 2010). في بعض المناطق، تتفاقم التغيرات الهيدرولوجية الناجمة عن تغير المناخ بسبب تطبيق SRM (Kravitz et al. 2014)

B.اختلاف نطاقات الزمن:

 يواجه الحد من الانبعاثات تحديات كبيرة، خاصة تلك المتعلقة بالجمود السياسي والاجتماعي، والذي يعيق تنفيذ السياسات الفعالة، لا سيما تلك التي تتطلب تعاونًا دوليًا. كما أن هناك جمودًا بنيويًا مرتبطًا بالانتقال إلى نظام طاقة منخفض الكربون أو خالٍ منه (Davis & Socolow 2014). بالإضافة إلى ذلك، يبقى جزء كبير من الانبعاثات السابقة في الغلاف الجوي لآلاف السنين، مما يزيد من صعوبة معالجة آثار تغير المناخ (Archer et al. 2009).

يمكن اعتبار تقنيات هندسة المناخ أدوات للالتفاف على بعض هذه العقبات. فهي لا تتطلب بالضرورة تعاونًا دوليًا لتنفيذها، ولا تعرقل البنية التحتية الحالية. كما أنها تساعد في معالجة الآثار طويلة الأمد لانبعاثات الكربون السابقة.

تقوم تقنية إزالة ثاني أكسيد الكربون (CDR) بتعزيز المصارف الطبيعية للكربون التي تزيل CO2 من الغلاف الجوي بمرور الوقت، مما يجعل من الممكن تقليل تركيزات CO2 الجوي خلال عدة عقود دون الحاجة إلى الانتقال الفوري إلى اقتصاد خالٍ من الكربون. ومع ذلك، لا تزال مقيدة بشكل كبير بالقانون الثاني للديناميكا الحرارية، مما يجعل من الصعب إزالة جزيئات CO2 من الغلاف الجوي المكون في الغالب من الأكسجين والنيتروجين.

لا تخضع تقنية إدارة الإشعاع الشمسي (SRM) لهذه القيود، ويمكنها خفض درجات الحرارة العالمية في فترات زمنية قصيرة جدًا. كما هو الحال مع الانفجارات البركانية الكبيرة، يمكن تحقيق استجابة لدرجة الحرارة في غضون عام واحد من النشر. هذه الاستجابة السريعة هي السبب في اقتراح البعض استخدام SRM كأداة يمكن نشرها استجابةً لما يسمى بالطوارئ المناخية (Blackstock et al. 2009)، على الرغم من أن الأدلة العلمية حول فعالية SRM في ظل هذه الظروف نادرة (Sillmann et al. 2015).

تتميز استجابة المناخ السريعة لتقنيات إدارة الإشعاع الشمسي (SRM) بوجهين. يمكن أن تحقق تبريدًا سريعًا عند نشرها، ولكنها قد تؤدي أيضًا إلى ارتفاع سريع في درجات الحرارة عند التوقف عنها. أظهرت العديد من الدراسات النموذجية أنه إذا تم استخدام SRM لمواجهة آثار الاحترار العالمي ثم تم التوقف عنه دون إجراء تخفيضات في تركيزات غازات الدفيئة، فإن المناخ سيشهد ارتفاعًا سريعًا في درجات الحرارة، ربما بمعدلات تفوق بكثير تلك التي كانت ستحدث بدون. SRM

كان ماتيوز وكاليديرا (2007) أول من سلط الضوء على الاحترار السريع المتوقع إذا تم التوقف عن استخدام SRM فجأة، وقام جونز وزملاؤه (2013) بنمذجة عدم اليقين في الآثار الفيزيائية المحتملة للتوقف المفاجئ عن استخدام SRM من خلال تحليل مجموعة نماذج متعددة. وجدوا أن مقدار الاحترار الذي سيحدث يعتمد على مدة الاستخدام، وكمية الإشعاع الشمسي المنعكس، ومدى حساسية المناخ للتغيرات في الإشعاع.

وجدوا أن مقدار الاحترار الذي سيحدث يعتمد على مدة الاستخدام، وكمية انبعاثات الكربون خلال فترة الاستخدام، وفعالية تقنيات إدارة الإشعاع الشمسي (SRM) في خفض درجات الحرارة العالمية. نظرًا لأن بعض تأثيرات تغير المناخ قد تعتمد على معدلات تغير درجة الحرارة بقدر اعتمادها على شدتها (Diffenbaugh & Field 2013)، فإن “تأثير التوقف” هذا يمثل خطرًا جديدًا مرتبطًا بالمناخ. كما تم تقديم بعض المناقشات حول المخاطر المرتبطة بتأثير التوقف في Robock et al 2009)) و Betz 2012)).

مخاطر آثار التوقف أعلى بكثير بالنسبة لـ SRM مقارنة بالحد من الانبعاثات أو إزالة ثاني أكسيد الكربون (CDR). يؤثر تقليل انبعاثات الكربون من خلال الحد من الانبعاثات أو CDR على مخزون الكربون وبالتالي له آثار طويلة الأمد. ومع ذلك، فإن خفض درجات الحرارة من خلال SRM مؤقت؛ حيث ستترك كبريتات الهباء الجوي الستراتوسفير في غضون 1-2 سنة ويجب استبدالها بشكل مستمر تقريبًا لكي يكون SRM فعالًا على المدى الطويل. هذا يؤدي إلى مضاعفات ناتجة عن آثار التوقف تنطبق على SRM بطريقة لا تنطبق على CDR أو الحد من الانبعاثات.

C.الخطر وعدم التأكد:

فهمنا لمناخ الأرض مليء بالغموض، وهذا يؤثر على جميع القرارات السياسية. الحد من الانبعاثات يوفر أقل قدر من الغموض لأن منع الانبعاثات يمنع التغيير المستقبلي الذي كانت ستحدثه. [6]
تعمل إزالة الكربون المباشر (CDR) على نفس مبدأ التخفيف، ولكن نجاحها لأي نوع من التكنولوجيا قد يكون أقل تأكيدًا لأننا لا نعرف بعد مدى أداء تلك التكنولوجيا.

الشكوك المحيطة بفعالية SRM كبيرة للغاية. هناك شكوك حول الكفاءة التكنولوجية لـ SAAM و MCB. علاوة على ذلك، لأن SRM لا يعالج مصدر المشكلة (تركيزات غازات الدفيئة)، فإن النتائج ستختلف بلا شك عن النهجين الآخرين. وحجم هذا التغيير غير معروف يمكننا أن نتوقع شذوذات هيدرولوجية إقليمية كبيرة نتيجة لاستقرار الكرة الأرضية باستخدام تقنية SRM. ومع ذلك، نظرًا لأن النماذج المناخية المتطورة تكافح حتى لتوقع التغيرات في هطول الأمطار الإقليمية ومؤشرات الهيدرولوجيا الأخرى، ناهيك عن العواقب البيئية، هناك عدم يقين كبير بشأن مدى وتوزيع التأثيرات.

على الرغم من أن فعالية SRM غير معروفة مقارنةً بالتقليل أو CDR، إلا أنها قد تقلل من عدم اليقين مقارنةً بعدم اتخاذ أي إجراء في ظل الوضع الطبيعي. تنشأ حالة عدم اليقين في توقع عواقب المناخ من حجم حساسية المناخ، والتي تشير إلى مقدار الاحترار الذي ستشهده الأرض مع زيادة في تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. بينما قد يختلف توزيع القوى المؤثرة من البث الجوي (SRM) وثاني أكسيد الكربون (CO2) حسب الموقع، فإن المناخات الأكثر عرضة لثاني أكسيد الكربون تستجيب أيضًا للبث الجوي. لذا، فإن إلغاء تأثيرات ثاني أكسيد الكربون باستخدام تقنية التعديل الجوي (SRM) سيقلل بشكل كبير من النطاق المحتمل لتقلبات درجات الحرارة العالمية المستقبلية. (Ricke et al. 2012).

3.الاقتصاد الأساسي لهندسة المناخ:

أولًا: النموذج التحليلي

في هذا القسم، نقدم نموذجًا اقتصاديًا بسيطًا وقاعديًا يمكن أن يوفر إطارًا للتفكير في اقتصاديات الهندسة المناخية. هذا النموذج مشابه لنموذج تخفيف الإشعاع الشمسي (SRM) الذي قدمه هويتل وآخرون (2015a)، على الرغم من أننا هنا ندرج كل من إدارة الإشعاع الشمسيSRM  وإزالة ثاني أكسيد الكربون(CDR)

نتصور اقتصادًا نموذجيًا يتضمن أضرارًا خارجية ناتجة عن التلوث، ويمكن تخفيف هذه الأضرار إما عن طريق تقليل التلوث نفسه (مثل الحد من الانبعاثات أو إزالة الكربونCDR) أو عن طريق تقليل تأثيرات التلوث الضارة (مثل إدارة الإشعاع الشمسيSRM). يوجد في هذا الاقتصاد مخزون ثابت من رأس المال (K) يمكن تخصيصه للإنتاج(K_p) أو لتقليل التلوث(K_a) أو لإزالة الكربون(K_CDR)CDR  أو لإدارة الإشعاع الشمسي.(K_SRM) SRM

بحيث يكون k = k_P + k_a + k_CDR + k_SRM الإنتاج الإجمالي هو f(k)، ولكن يمكن تقليل الإنتاج الصافي بسبب الأضرار الناجمة عن التلوث (X)، هذا نموذج ثابت بدون ادخار، لذلك يتم استهلاك كل الإنتاج الصافي                   Y= C =ƒ(K_P)(1-d(x;K_SRM))

(الدالة d ∈ [0, 1] هي دالة الضرر )معبرًا عنها كجزء من الإنتاج الإجمالي المفقود بسبب أضرار التلوث. نفترض أن d متزايدة ومحدبة. يؤثر SRM على كيفية تقليل التلوث من الإنتاج الإجمالي حيث:

 d_k<0و d_xk<0 بحيث يقلل SRM من الأضرار الإجمالية والهامشية[7].

التلوث الأساسي أو المعتاد يساوي مخزون رأس المال k، ولكن يمكن تقليله من خلال الحد من الانبعاثات أو  CDR وبالتالي فإن التلوث x يساوي [(1-µ)K-γ]حيث أن µ هوجزء من التلوث الذى خفت حدته(نسبة التلوث) ، و γهو التلوث الذى تم إزالته من خلالCDR  ويتم نمذجة التلوث µ على أنه جزء من التلوث الإجماليk ويتم نمذجة التلوث الذى تم إزالته من CDR على أنه كمية مطلقة.[8]

وجزء التلوث الذى تم تخفيفه هو دالة لرأس المال المخصص للتخفيف، والتلوث الذى تم إزالته من خلال CDR هو دالة لرأس المال المخصص لCDR: µ= g (k_a)  و γ=b(k_CDR) نفترض أن كل من دالتي التكلفة g و h  متزايدتان ومقعرة.

مشكلة المخطط هي تعظيم الناتج الصافي مع مراعاة قيود الموارد:

(1) Max _{kp, ka, KCDR, KSRM} ƒ(K_P) (1-d (x; k_SRM))                      

(المعادلة 1: تحدد الإنتاج الصافي، وهو الإنتاج الإجمالي مطروحًا منه الأضرار الناجمة عن التلوث)

(2) K= K_a + K_p + K_CDR + K_SRM                                           

 (المعادلة 2: تمثل قيد الموارد، حيث يجب أن يساوي مجموع الاستثمارات في الإنتاج وتقليل التلوث وإزالة الكربون وإدارة الإشعاع الشمسي إجمالي رأس المال المتاح)

(3) X = [1- g(K_a)] K – b(K_CDR)                                     

 (المعادلة 3: تحدد مستوى التلوث، حيث يعتمد على إجمالي رأس المال والاستثمارات في تقليل التلوث وإزالة الكربون)

يمكن وصف حل هذه المشكلة بمجموعة الشروط من الدرجة الأولى التالية:[9]

  (4)’(K^*_P) [1- d(X^*;k^*_SRM)] = ƒ^’(K^*_P)K g^’(K^*_a)d_x(X^*;k^*_SRM)                      ƒ

(5)’(K^*_P) [1- d(X^*;k^*_SRM)] = ƒ(k*_p)b^’ (k^*_CDR)d_x (X^*;k^*_SRM)                        ƒ   

ƒ^’’(K^*_P) [1- d(X^*;k^*_SRM)] = -ƒ(k^*_p)d_x(X^*;k^*_SRM)                              (6)  

(المعادلات من 4 إلى 6: تمثل شروط الدرجة الأولى لحل المشكلة، وهي تشير إلى أن الفائدة الهامشية لكل دولار يستثمر في الإنتاج أو تقليل التلوث أو إزالة الكربون أو إدارة الإشعاع الشمسي يجب أن تكون متساوية. بمعنى آخر، يجب أن يتم توزيع الاستثمارات بطريقة تحقق أقصى فائدة اقتصادية)

تمثل هذه المعادلات الثلاثة تساوي المنفعة الحدية مع التكلفة الحدية للتخفيف، وإزالة الكربون، وإدارة الإشعاع، على التوالي.

الجانب الأيسر من كل معادلة يمثل الفائدة الحدية لوحدة إضافية من رأس المال الإنتاجي (k_P)، وهو القدرة على توليد واستهلاك المزيد من الناتج. يمثل الفائدة الحدية لوحدة إضافية من التخفيف (k_a)، أو إزالة الكربون المباشر(k_CDR)،أو إدارة الإشعاع الشمسي (K_SRM)
المعادلتان الأوليان متطابقتان تقريبًا، مما يشير إلى أن K g’(K^*_a) = b’(k*_CDR)التكلفة الحدية لتقليل وحدة واحدة من التلوث من خلال التخفيف هي نفسها التكلفة الحدية لتقليلها من خلال إزالة الكربون لأن التخفيف واحتجاز الكربون المباشر (CDR) هما (في هذا النموذج) بدائل مثالية، يجب الحفاظ على شرط التوازن الهامشي عند الأمثل. ومع ذلك، فإن SRM ليس مكافئًا تمامًا لـ CDR أو التخفيف.

تشير شروط الدرجة الأولى إلى أن −d_k(x^∗ ;k^∗_SRM) = k g (k^∗_a)d_x(x^∗ ;k^*_SRM)لحساب الميزة الهامشية لوحدة إضافية من SRM من حيث تقليل الأضرار الهامشية، اضرب الفائدة الهامشية لوحدة إضافية من التخفيف في تكلفة تحقيق تلك الأضرار.
يشير النموذج إلى أن كل من SRM وCDR هما طريقتان بديلتان لتقليل أضرار تغير المناخ، وأنه يجب استخدامهما بمستوى كفء يتم تحديده من خلال معادلة الفوائد الحدية. في الواقع، هذا النموذج الأساسي يغفل العديد من العناصر الأساسية في العالم الحقيقي.

على سبيل المثال، على الرغم من أن تغير المناخ هو مشكلة ديناميكية، إلا أن النموذج يبقى ثابتًا. مورينو-كروز وسمولدرز (2007) يبتكران نموذجًا يشمل الديناميات المناخية والنمو الاقتصادي، مما يوضح أن التبادلات الرئيسية المذكورة في النموذج الأبسط تظل سارية. ومع ذلك، يتم الكشف عن معلومات إضافية. يستنتجون أنه في حالة المستويات العالية من الأضرار المباشرة الناتجة عن ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، يمكن أن يكون للهندسة المناخية والتخفيف تكامل استراتيجي، حيث يزيد تنفيذ الهندسة المناخية من جهود التخفيف في الاقتصاد. لا يزال يتم استخدام هندسة المناخ لتحقيق تقليل تركيزات ثاني أكسيد الكربون، حيث تعمل كبديل استراتيجي للتخفيف التقليدي بهدف نهائي هو زيادة الناتج الاقتصادي.

ثانيًا: نماذج المحاكاة

تجاوزت عدة مقالات النموذج التحليلي البسيط للنظر في اقتصاديات الهندسة المناخية باستخدام نموذج محاكاة عددية. قامت العديد من الدراسات بتكييف نموذج تقييم متكامل شائع الاستخدام يُعرف باسم نموذج الاقتصاد المناخي المتكامل الديناميكي (DICE)، الذي تم وصفه في عمل نوردهاوس (2008). يحتوي نموذج DICE على نموذج وكيل تمثيلي للإنتاج الاقتصادي مع نمو تكنولوجي خارجي، ويجمع بينه وبين نموذج بسيط لمناخ الأرض ودورة الكربون. ينتج عن الإنتاج انبعاثات كربونية، لكن يمكن تقليلها في نموذج DICE من خلال التحكم في التلوث. تزيد انبعاثات الكربون من مخزونات الكربون في الغلاف الجوي والمحيطات، مما يؤدي بدوره إلى زيادة درجات الحرارة. تؤدي زيادة درجات الحرارة إلى أضرار اقتصادية. يمكن استخدام نموذج DICE للعثور على المسار الديناميكي الأمثل لشدة التحكم في التلوث وسعر الكربون الأمثل بمرور الوقت. ومع ذلك، لا يتضمن نموذج DICE الأصلي الهندسة المناخية.

قام بيكل ولين (2009) بتعديل نموذج DICE ليشمل كل من إدارة الإشعاع الشمسي (SRM) وإزالة الكربون] (CDR) ما يطلقون عليه “التقاط الهواء” (AC) [قدموا تحليل تكلفة وفائدة لمستويات مختلفة من شدة الهندسة المناخية ووجدوا أن الهندسة المناخية تعد بمنافع صافية كبيرة محتملة، على الرغم من وجود قدر كبير من عدم اليقين. في نموذجهم، فقط إدارة الإشعاع الشمسي تجتاز تحليل التكلفة والفائدة، بينما يكون AC مكلفًا بشكل غير معقول. اعتبر المؤلفون ثلاثة مستويات محددة لشدة SRM، لكنهم لم يحلوا للحصول على المستوى الأمثل لشدة SRM

كما قام هيوتل وآخرون (2015) بتعديل نموذج DICE ليشمل SRM، واستخدموه لحل مستوى كل من التحكم في التلوث والهندسة الجيولوجية. يجادلون بأن SRM يعتبر بديلاً للتحكم في التلوث، ولكنه بديل غير كامل لأنه يخفض درجات الحرارة دون تقليل تركيزات الكربون. وبالتالي، فإنه لا يعالج الأضرار الناتجة مباشرة عن الكربون في الغلاف الجوي، مثل حموضة المحيطات التي تم احتسابها في نموذجهم. يظهرون أن الاستخدام الأمثل لـ SRM يعتمد على مقدار الأضرار الناتجة مباشرة عن ارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

ثالثًا: السياسة المثلى

قلة من الأوراق البحثية الاقتصادية قدّرت كيف يمكن أن تؤثر هندسة المناخ على خطط السياسة المناخية المثلى، سواء باستخدام النماذج النظرية أو المحاكاة العددية. يجادل باريت (2007) بأن هندسة المناخ يمكن أن تكون جزءًا من محفظة سياسات مناخية مثلى، ووسع باريت (2008) هذه الفكرة.[10] يستخدم مورينو-كروز وسمولدرز (2010) نموذجًا نظريًا بسيطًا لمناقشة سياسة SRM المثلى؛ ويوسع مورينو-كروز وكيث (2013) هذا البحث ويحسب السياسة المثلى في ظل وجود عدم اليقين.

تعتبر معظم المحاكاة العددية مستوى ثابتًا من SRM وتجري تحليلًا للتكلفة والفائدة. يركز التحليل في    Goes et al. (2011)) بشكل أساسي على التكاليف والفوائد، لكنهم أيضًا يجريون محاكاة لحل مستويات SRM والحد من الانبعاثات المثلى. يتم إجراء محاكاتهم لمستويات مختلفة من الأضرار الناجمة عن SRMعندما تكون الأضرار صفرًا، يجدون أن SRM يتم توظيفه بكامل طاقته ويتم التخلي عن الحد من الانبعاثات؛ هذا يمثل الحل الزاوي حيث يكون SRM هو أداة السياسة المناخية الوحيدة المستخدمة. مع زيادة الأضرار الناجمة عن SRM، ينخفض الاستخدام الأمثل لـ SRM، ويزيد الاستخدام الأمثل للحد من الانبعاثات. هذا يدل على أنه في نماذج التقييم المتكامل، يمكن أن يكون SRM والحد من الانبعاثات أدوات سياسة بديلة. في إطار سياسة مثلى، عندما يستخدم أحدهما بشكل مكثف، يستخدم الآخر بشكل أقل كثافة. عندما تكون أضرار SRM صفرية، يكون SRM بديلاً مثاليًا للحد من الانبعاثات، وتركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تزداد طوال فترة المحاكاة بأكملها، في حين تنخفض درجة الحرارة بسرعة إلى مستواها السابق الصناعي عندما تكون أضرارSRM تمثل 3% من الناتج العالمي الإجمالي أو أعلى، يكون الاستخدام الأمثل لـ SRM قريبًا من الصفر.

يعدل (Gramstad & Tjøtta (2010) نموذج DICE بإضافة SRM وإجراء تحليل التكلفة والفائدة، ويجدون أن SRM يجتاز اختبار التكلفة والفائدة. كما يتضمنون نموذجًا للاختيار العام، حيث قد يفشل  SRM  في الممارسة العملية بسبب الاعتبارات السياسية على الرغم من زيادة الرفاهية. يستخدم   (Heutel et al. (2015a) أيضًا نموذج DICE مع SRM لحل مسارات السياسة المثلى لكل من الحد من الانبعاثات وهندسة المناخ. في محاكاة الأساس الخاصة بهم، يؤدي إدخال SRM إلى تقليل كمية الحد من الانبعاثات المثلى بنسبة تصل إلى 25٪، مقارنة بالسياسة المثلى في النموذج بدون SRM. يصل الحد من الانبعاثات في النهاية إلى 100٪ (بدون انبعاثات)، وإن كان ذلك بعد بضعة عقود من المحاكاة بدون SRM، لأن SRM في نموذجهم ليس بديلاً مثاليًا للحد من الانبعاثات. تشير المحاكاة التي تختلف قيم المعلمات التي تصف حجم الأضرار المباشرة من ثاني أكسيد الكربون الجوي إلى أنه عندما تمثل تركيزات الكربون جزءًا أكبر من إجمالي أضرار المناخ، يتم استخدام SRM بشكل أقل كثافة.

نظرًا لأن الحد من الانبعاثات و SRM يمكن اعتبارهما أدوات سياسة بديلة، فإن تضمين خيار SRM يسمح بتقليل الحد من الانبعاثات على طول مسار السياسة الأمثل. ومن ثم، فإن سعر الكربون الأمثل، المحدد لتوفير حافز للملوثين للحد من الانبعاثات على المستوى الأمثل، سيكون أقل في النموذج الذي يتضمن SRM منه في النموذج الذي لا يتضمنه. بعبارة أخرى، قد يؤدي استبعاد SRM إلى أن تبالغ نماذج التقييم المتكامل المناخية في تقدير سعر الكربون الأمثل.

تُظهر العديد من الأوراق هذه النتيجة في ( Bickel & Lane (2009) ينخفض ​​سعر الكربون بنسبة تصل إلى 50٪ مقارنة بمستواه بدون SRM، اعتمادًا على كثافة استخدام SRM. يوضح Heutel et al (2015a) أن سعر الكربون تحت مسار السياسة الأمثل أقل بنحو 30-45٪ من النموذج بدون SRM. في البداية يكون الفرق صغيرًا، حيث يتم استخدام كل من الحد من الانبعاثات و SRM بشكل متفرق. مع زيادة الاستخدام الأمثل لـ SRM والحد من الانبعاثات، يزداد الفرق في سعر الكربون بين محاكاة SRM والمحاكاة بدون SRM. في النهاية، يصل الحد من الانبعاثات إلى 100٪ مع وبدون SRM، وبالتالي يختفي الفرق بين أسعار الكربون تحت الفرضيتين. ومع ذلك، تشير محاكاة الحالة الأساسية لديهم إلى أن سعر الكربون الأمثل قد يكون متحيزًا بشكل كبير بسبب إدخال SRM. تبلغ خسارة الوزن الميت الصافية من تجاهل SRM ذروتها عند حوالي 1.6٪ من الناتج العالمي السنوي تحت معلمات الحالة الأساسية الخاصة بهم.

4.التمديدات والتعقيدات:
على الرغم من أن النماذج التحليلية والنظرية المذكورة أعلاه توفر الإطار الأساسي للنظر في اقتصاديات هندسة المناخ وسياسة هندسة المناخ، إلا أن العديد من الجوانب المعقدة لا تزال قائمة. في هذا الجزء، نناقش كيف تناولت الأدبيات بعض هذه القضايا، مثل الفجوات الجغرافية، والسلوك الاستراتيجي، والمخاطر وعدم اليقين. المضاعفات المتعلقة بإدارة الموارد الاستراتيجية (SRM) ترتبط في الغالب بهذه التكنولوجيا، لذا سنركز على الأدبيات المتعلقة بهذا الموضوع.

أولًا: قضايا العدالة والحوكمة

من يمكنه اتخاذ قرار بشأن تنفيذ هندسة المناخ، وما يجب أن يكون الهدف من درجة الحرارة؟

في ورقة استعراضية حديثة، يستعرض باريت (2014) ويحلل الأدبيات المتعلقة بحوكمة هندسة المناخ. نوسع هذا الاستعراض من خلال شرح كيف تؤدي الخصائص العلمية والهندسية المحددة للتقنيات المختلفة إلى قضايا حوكمة فريدة. يعود هذا الأدب إلى التسعينيات، عندما رُبطت حوكمة إدارة الإشعاع الشمسي (SRM) لأول مرة بمفهوم الديمقراطية. يفحص جاميسون (1996) أساس حق جميع الدول، وحتى الأفراد، في تحديد مستقبلهم المناخي من خلال سياسات المناخ العالمية التي تعالج بشكل كافٍ الأضرار المحتملة الناجمة عن تغير المناخ. تم التعبير عن نفس النقطة بعد 14 عامًا من قبل كورنر وبيججون (2010)، اللذين يجادلان أيضًا بأن بعض أفقر البلدان، مثل دول جنوب الصحراء الكبرى والمحيط الهادئ، ستكون الأكثر تضررًا من هندسة المناخ، وبالتالي فإن آراءهم تحمل وزناً أكبر في اتخاذ القرار. يجادل شنايدر (1996) أنه نظرًا لإمكانية نشوب صراعات دولية بسبب تنفيذ SRM، سيكون من غير المسؤول تنفيذ هندسة مناخية واسعة النطاق قبل وجود مستوى عالٍ من اليقين بشأن آثارها وحوكمتها. يؤكد شيليغ (1996) هذا الأمر أكثر، محذرًا من أن الدول قد تنخرط في حروب مناخية للدفاع عن مناخها المفضل وفرضه. أي أن هندسة المناخ يمكن أن تخلق مشاكل حوكمة تفوق تلك الموجودة بالفعل بشأن سياسة تغير المناخ. يقترح فيكتور (2008) معايير محددة لنشر هندسة المناخ، بينما يطور ريكه وزملاؤه (2013) وويتزمان (2015) آليات محددة لتحديد نتائج هندسة المناخ. يناقش باقي هذا القسم الدراسات التي تتعامل مع قضايا الحوكمة والعدالة بين الأقاليم والأجيال.

أ. العدالة الإقليمية:

ستختلف المناخات الإقليمية في عالم يتأثر بتغير المناخ الناتج عن زيادة غازات الدفيئة وهندسة المناخ عن تلك الموجودة في عالم بنفس درجة الحرارة العالمية ولكن بدون هندسة المناخ. نظرًا لأن كلًا من تغير المناخ الناتج عن غازات الدفيئة وهندسة المناخ سيؤثران بشكل مختلف عبر العالم، فإن بعض البلدان ستكون في وضع أفضل من غيرها إذا تم تنفيذ هندسة المناخ، ومن المحتمل أن تفضل دول مختلفة كميات مختلفة من التبريد العالمي.

يستخدم مورينو-كروز وزملاؤه (2012) نموذج استجابة مناخية متبقية (RCR) تم معايرته بنتائج نموذج مناخي للتحقيق في حالات عدم المساواة الإقليمية الناشئة عن استخدام هباء الكبريتات في هندسة المناخ لتعويض ارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. كما يوحي اسمه، يقيم نموذج RCR مقدار الأضرار غير المعوض عنها عند استخدام SRM لاستعادة متوسط درجة الحرارة أو هطول الأمطار الإقليمي إلى مستواه الأساسي. يجد المؤلفون أن كفاءة SRM في تعويض تغير المناخ الإقليمي الناجم عن غازات الدفيئة عالية باستمرار (70-99٪). تختلف الآثار بشكل كبير بين معايير الوزن الإقليمية القائمة على السكان والمساحة والاقتصاد، وبين تحسين هطول الأمطار ودرجة الحرارة. على سبيل المثال، يمكن لخطة SRM تعويض 97٪ من تغييرات هطول الأمطار الموزونة بالسكان، لكن نفس الخطة تعوض فقط 69٪ من تغييرات درجة الحرارة الموزونة بالإنتاج.

وسع كرافيتز وزملاؤه (2014) التحليل الذي قدمه مورينو-كروز وزملاؤه (2012) ، وقاموا بتطبيق نموذج الاستجابة المناخية المتبقية (RCR) على نتائج مجموعة مشروع المقارنة بين نماذج هندسة المناخ المتعددة التي طورتها مجموعة كرافيتز في عام 2011، وقد وجدوا أن الكفاءة العالية التي أظهرها مورينو-كروز وزملاؤه (2012) في نمذجة عدم اليقين المناخي فيما يتعلق بدرجة الحرارة، كانت أقل دقة فيما يتعلق بهطول الأمطار.

يُحدد مورينو-كروز وزملاؤه (2012) كذلك معيار باريتو لتحسين مستوى هندسة الإشعاع الشمسي (SRM) الذي من شأنه أن يعود بالنفع على معظم المناطق في العالم، دون الإضرار بأي منطقة معينة. في ذلك العمل، كانت المنطقة الأولى التي تصل إلى الأمثل مع زيادة SRM بشكل تدريجي هي غرب إفريقيا. في هذه المقالة، يعوض المستوى الأمثل لـ SRM عن 56٪ أو أكثر من الأضرار الناجمة عن ثاني أكسيد الكربون. يوسع كرافيتز وزملاؤه (2014) هذا التحليل لمقارنة النتائج لوزن نسبي متغير لدرجة الحرارة وهطول الأمطار ويجدون أنه بالنسبة لجميع الأوزان العالية لهطول الأمطار (أكبر من 0.9)فإن تنفيذ SRM الذي يعكس 85٪ أو أكثر من تغير درجة الحرارة العالمية يعد تحسينًا من منظور باريتو.

تخضع جميع المقالات السابقة للنقد الوارد صراحة في Heyen et al. (2015)). هذه النتائج شديدة الحساسية لاختيار المقاييس وخطوط الأساس لتحديد التفضيلات الإقليمية (مثل تحديد دالة الضرر ودرجة الحرارة المرجعية).

ب. السلوك الاستراتيجي بين الأقاليم:

يمكن أن يؤدي التفاوت في تأثيرات هندسة الإشعاع الشمسي (SRM) بين المناطق إلى سلوك استراتيجي بين الدول. تم دراسة ديناميكيات الحوافز الاستراتيجية المرتبطة بهندسة الإشعاع الشمسي وآثارها على حوكمة المناخ في العديد من النماذج الاقتصادية.

تأثير السائق الحر: يجادل وايتزمان (2015) بأن انخفاض تكاليف تكنولوجيا هندسة الإشعاع الشمسي يمكن أن يخلق حافزًا للدول للقيام بتجارب أحادية الجانب، بدلاً من التعاون الدولي. وهذا يتناقض مع المشكلة التقليدية للركوب المجاني في مجال الحد من الانبعاثات، حيث يكون هناك حافز أقل للتعاون.

الحاجة إلى آليات حوكمة قوية: يوضح البحث أن آليات حوكمة قوية، مثل قاعدة التصويت بالأغلبية المطلقة، ضرورية لمنع الدول من اتخاذ إجراءات أحادية الجانب قد تكون ضارة بالصالح العام.

حوافز البحث والتطوير: يدرس هاين (2015) حوافز البحث والتطوير في مجال هندسة الإشعاع الشمسي، ويجد أن الدول لديها حوافز قوية للاستثمار في هذه التكنولوجيا، حتى لو كان ذلك يعني سباقًا تكنولوجيًا قد يؤدي إلى عواقب غير مرغوبة.

التحالفات الإقليمية: يركز ريكه وزملاؤه (2013) على كيفية تشكيل الدول تحالفات إقليمية للاستفادة من هندسة الإشعاع الشمسي، مع إمكانية استبعاد الدول الأخرى.

التخفيف من الانبعاثات وهندسة الإشعاع الشمسي: يدرس مورينو-كروز (2015) العلاقة بين التخفيف من الانبعاثات وهندسة الإشعاع الشمسي، ويجد أن اختيار أحد الخيارين على الآخر يعتمد على عدة عوامل، بما في ذلك درجة الضرر الناجم عن تغير المناخ.

نموذج ديناميكي: يقدم مانوسي وزيباباداس (2016) نموذجًا أكثر تعقيدًا يأخذ في الاعتبار تراكم غازات الدفيئة على المدى الطويل. ويشير هذا النموذج إلى أن هناك تفاعلًا معقدًا بين هندسة الإشعاع الشمسي وتخفيف الانبعاثات.

ج.قضية العدالة بين الأجيال وهندسة المناخ

لم يتم تناول مسألة العدالة بين الأجيال وهندسة المناخ بالتفصيل في الأدبيات حتى الآن. يتعمق بيرنز (2011) في هذا الموضوع، ويجمع مجموعة من المعرفة في الأخلاق والفلسفة والقانون الدولي لدعم الادعاء بأن هندسة الإشعاع الشمسي (SRM) ستنتهك مبدأ العدالة بين الأجيال من خلال فرض أعباء بيئية مفرطة على الأجيال القادمة.

على عكس بيرنز (2011)، يجد جوشل وزملاؤه (2013) تأثيرًا إيجابيًا صافياً مرتبطًا بـ SRM من خلال التحويل بين الأجيال لتكنولوجيا SRM. على وجه الخصوص، يفترض هذا البحث أن (أ) الجيل الحالي يهتم بالجيل القادم بما يكفي ليهتم بأضرار مخزون الكربون الجوي، (ب) قد يكون هناك تحيز مؤيد لـ SRM في المستقبل، (ج) أن كلًا من الحد من الانبعاثات والبحث والتطوير في مجال SRM ينطويان على تكلفة اليوم، و(د) هناك عدم يقين بشأن الأضرار المرتبطة بالكربون الجوي. يوضح المؤلفون أنه حتى في غياب تحيز مؤيد لـ SRM، فإن وجود خيار SRM يعوض الحد من الانبعاثات الحالي. بعيدًا عن كونها حالة من “المخاطرة الأخلاقية” (Bunzl 2009، ص 2)، فإن هذا ينتج ببساطة عن التعويض الجزئي بين الحد من الانبعاثات و SRM الذي يرغب جيل حالي عقلاني في استغلاله[11]. تحت هذا النموذج، يشكل وجود تحيز مؤيد لـ SRM مصدرًا مهمًا للتشوهات الاستراتيجية المحتملة بين الأجيال. لا يتم تقليل جهود الحد من الانبعاثات بسبب توافر SRM، بل تزداد نسبة الحد من الانبعاثات مقارنة بالمعيار الأساسي مع زيادة التشويه الذي يدفعه التحيز بين الأجيال. سيقوم جيل حالي مثالي جزئيًا بتعويض تحيز مؤيد لـ SRM بين الأجيال المستقبلية من خلال توفير المزيد من الحد من الانبعاثات اليوم، وبالتالي تقليل حوافز نشر SRM في المستقبل.[12]

ثانيًا: المخاطر وعدم التأكد

يتطلب الهندسة المناخية أخذًا دقيقًا في الاعتبار للمخاطر وعدم اليقين بسبب الطبيعة المعقدة لتغير المناخ وتأثيره على الهندسة. نستعرض الأدبيات في ثلاث فئات: المخاطر المناخية المباشرة، تأثيرات الإنهاء، وتقنيات التلاعب بالمناخ(CTPs)

• المخاطر المناخية المباشرة والتأمين:

تلقّت المخاطر المباشرة لهندسة المناخ أكبر قدر من الاهتمام في النماذج الاقتصادية حتى الآن. نظرًا لطبيعتها العالمية وعدم تشابهها مع أساليب الحد من الانبعاثات، فإن تقنيات هندسة الإشعاع الشمسي (SRM) تُدخِل مخاطر جديدة.

يُدخِل مورينو-كروز وكيث (2013) هندسة الإشعاع الشمسي في نموذج اقتصادي بسيط لتغير المناخ مصمم لاستكشاف التفاعل بين عدم اليقين في استجابة المناخ لثاني أكسيد الكربون ومخاطر هندسة الإشعاع الشمسي في مواجهة جمود دورة الكربون. يستخدمون إطار عمل قرار من مرحلتين حيث يتم اتخاذ قرارات الحد من الانبعاثات في الفترة الأولى، ويتم اتخاذ قرارات هندسة الإشعاع الشمسي في الفترة الثانية. وفي الفترة الفاصلة، يتعلم صانع القرار الحساسية الحقيقية للمناخ. باستخدام هذا الإطار، يجدون أن هندسة الإشعاع الشمسي تُستخدم في حالة ارتفاع حساسية المناخ، حتى لو تجاوزت الأضرار الناجمة عن هندسة الإشعاع الشمسي الأضرار المتوقعة سابقًا من تغير المناخ. إذا كانت حساسية المناخ منخفضة، فلن يتم استخدام هندسة الإشعاع الشمسي كثيرًا، وسيتم التعامل مع تغير المناخ فقط من خلال الحد من الانبعاثات.

باستخدام نفس المنهجية، يستنتجون أن التعلم عن SRM يمكن أن يقلل من التكاليف الإجمالية لتغير المناخ بنسبة تصل إلى 10%، اعتمادًا على كمية المعرفة المكتسبة.
يستخدم إمرلينغ وتافوني (2013) نموذج التغيير التقني الناتج عن العالم الهجين (WITCH)، وهو أحد الأساليب العددية الرئيسية لتقييم آثار سياسات تغير المناخ.دراستهم، مثل دراسة مورينو كروز وكيث (2013)، تركز على كيفية تأثير عدم اليقين على السياسة. يكتشفون أن تضمين SRM يقلل من الكمية المثلى للتخفيف، ولكن فقط في ظل أكثر الافتراضات تفاؤلاً بشأن فعالية SRM. من الجدير بالذكر أن محاكياتهم تشير إلى أنه عندما يُعتبر خيار SRM فعالًا جدًا، قد تكون الكمية المثلى من الانبعاثات أعلى من الانبعاثات المعتادة.

وجد هوتل وآخرون (2015a) أن عدم اليقين في حساسية المناخ وأضرار هندسة المناخ كان لهما تأثير أكبر على الاستخدام الأمثل لتقنية التعديل الجوي من التخفيف الأمثل. يستكشف فيختير ولايسنر (2009) المخاطر الواسعة المرتبطة بهندسة المناخ ويقترحون أنه على الرغم من أن هذه المخاوف تعيق النشر الفوري لتكنولوجيا هندسة المناخ، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث للتحقيق في تطبيقاتها المحتملة. يقدم بيتز (2012) فحصًا شاملاً للمخاطر من خلال تحليل منطقي رسمي للنقاش حول ما إذا كان يجب الاستثمار في أبحاث هندسة المناخ، متبعًا خطًا مشابهًا في التفكير لمنهجية تحليل القرار لمورغان وريكي (2011).يبحث غالاز (2012) في الهندسة المناخية كابتكار تقني له تأثيرات عالمية ورعاية للأرض، معترفًا بفوائدها وتهديداتها.

تدعو الغالبية العظمى من المقالات المذكورة أعلاه إلى نهج دقيق ومسؤول في تقييم وتطوير تقنيات هندسة المناخ. ويلسون وآخرون (2012) يفحصون الجهود العالمية للسيطرة على مخاطر هندسة المناخ كجزء من دراسة حول تقنية تخصيب المحيطات.

• آثار الإنهاء:

يتركز بحث Goesetal (2011) بشكل كبير على أهمية آثار الإنهاء.يستخدم المؤلفون نموذج DICE المحدث لتقييم مخاطر إنهاء نشر SRM للأوزون بشكل مفاجئ والزيادة السريعة الناتجة في درجة الحرارة العالمية. نماذج Goes et al (2011) و Bickel & Agrawal (2013) تجمع بين نشر SRM وسبب خارجي للانقطاع، مما يؤدي إلى توقف SRM بشكل تعسفي وصعوبة إعادة تشغيله. تؤدي تقلبات SRM إلى تكاليف عالية من الأضرار المناخية، والتي تكون أحيانًا أكثر من الوضع المعتاد الذي لا يشمل أي تخفيض أو انبعاثات.

وفقًا لـ Goes et al. (2011) ، يفشل SRM في اختبارات التكلفة والفائدة، على الرغم من أن Bickel & Agrawal (2013)  يدعيان أن هذا يعود إلى عدد من قرارات النمذجة، بما في ذلك معدل الخصم، وشكل دالة الضرر، وتقطع SRM الخارجي والمفاجئ. تحت معايير أكثر عمومية، ينجح SRM في تحليل التكلفة والفائدة.

• نقاط التحول المناخي:

الأحداث المناخية(نقاط التحول المناخي CTPs ) لها تأثيرات طويلة الأمد على نظام المناخ والاقتصاد العالمي. تشمل أحداث تغير المناخ (CTPs) تفكك الغطاء الجليدي لغرب القارة القطبية الجنوبية واضطرابات في الدورة الحرارية الملحية. (Lenton et al. 2008). تركزت الغالبية العظمى من الأوراق البحثية حول CTPs على العواقب المناخية

. (Lenton et al. 2008, Lockwood 2011, Zickfeld et al. 2010) لدى نقاط التحول المناخية القدرة على التأثير على السياسة المناخية المثلى، وقد تم تحديث نماذج التقييم المتكامل مثل DICE لتشملها. (Lemoine and Traeger 2014). بيلايمي وهولم (2011)، بيكل (2013)، بيكل وأغراوال (2013)، وهوتل وآخرون (2015ب) هم من بين الدراسات التي فحصت اقتصاديات نقاط التحول والتعديل الجغرافي الهندسي.

يطبق بيكل (2013) تمديدًا لنموذج DICE لتقييم عدة سيناريوهات CTP والفعالية المحتملة لتقنية SRM بالهباء الجوي في منع الضرر من الوصول إلى CTP. على الرغم من أن SRM لديه القدرة على مكافحة تغير درجة الحرارة وCTPs، إلا أن المؤلف يبقى متشككًا بسبب الشكوك والتكاليف غير المباشرة المرتبطة بالتكنولوجيا. وفقًا لبكيل وأجراوال (2013)، يمكن أن تسبب تقنيات تعديل المناخ (CTPs) خسائر اقتصادية إذا لم يتم استخدام هندسة المناخ. ومع ذلك، إذا تم أخذ الشكوك والمخاطر المرتبطة بالاستمرار في الوضع الراهن بعين الاعتبار، فقد يصبح التعديل الجيولوجي للغلاف الجوي (SRM) أداة سياسية فعالة من الناحية الاقتصادية.

من خلال تكييف نموذج DICE ليشمل كل من SRM و CTP، يدرس Heutel et al. (2015b) كيف يؤثر وجود CTPs على سياسة الحد الأمثل و SRM. يأخذ نموذجهم في الاعتبار ثلاث قواعد تحكم استخدام إدارة علاقات العملاء: الحظر الكامل، والسماح به بحرية، والسماح به فقط بعد الوصول إلى برنامج التحويلات النقدية. وهما يثبتان أن وجود برامج التحويلات النقدية يؤدي إلى زيادة استخدام كل من التخفيض وإدارة المخاطر الاستراتيجية، لأن كليهما يساعد على التأمين ضد خطر عبور عتبة برنامج التحويلات النقدية. بموجب القاعدة التي لا يمكن بموجبها استخدام SRM حتى يتم الوصول إلى برنامج التحويلات النقدية، تكون تكاليف البوليصة أعلى مما هي عليه بموجب القاعدة التي يمكن بموجبها استخدام SRM دون قيود.[13]

• الخاتمة:

هندسة المناخ: آفاق جديدة وتحديات مستقبلية

ظلت هندسة المناخ على هامش النقاش السياسي والبحث الاقتصادي الأكاديمي. ومع ذلك، فإن الأدبيات العلمية في هذا المجال آخذة في النمو، ويشير الكثير منها إلى أن تقنيات هندسة المناخ يمكن أن يكون لها تأثير كبير على سياسات المناخ والمفاوضات المناخية الدولية. وقد يكون هذا صحيحًا بشكل خاص بالنظر إلى الصعوبات المستمرة التي تواجهها الدول في تنسيق استجابة لتغير المناخ.

تُعد تقنيات إزالة ثاني أكسيد الكربون (CDR) وهندسة الإشعاع الشمسي (SRM) مجموعتين من التقنيات التي توفران بدائل لتخفيف مخاطر المناخ. يوفر CDR مسارًا نحو خفض الكربون، مع عدم يقين نسبي وفوائد كبيرة، ولكن بتكاليف عالية جدًا. يتوفر SRM بتكاليف مباشرة أقل بكثير، لكنه يأتي مع مزيد من عدم اليقين ولا يعالج السبب الجذري لتغير المناخ. استكشفت الأدبيات الحالية هذه التقنيات وحددتها كإضافات غير تافهة لمجموعة أدوات سياسة المناخ المحتملة.

تفتقر الأدبيات المتعلقة باقتصاديات CDR. ويعزى ذلك جزئيًا إلى التكاليف العالية المتوقعة لتقنيات CDR والتطابق في الخصائص الرئيسية بين تقنيات CDR وتقنيات الحد من الانبعاثات التقليدية. الأدبيات المتعلقة بـ SRM أكثر تطورًا، وإن كانت لا تزال صغيرة نسبيًا.

هناك العديد من الاتجاهات التي تستحق المزيد من البحث في المستقبل القريب. يجب مواصلة البحث في الآثار والأضرار الناجمة عن هندسة المناخ. ترتبط الشكوك بجميع جوانب تأثيرات تغير المناخ، ولكن تلك المرتبطة بهندسة المناخ كبيرة بشكل استثنائي. يجب أن يمتد هذا البحث ليس فقط إلى العلماء الفيزيائيين والمهندسين، ولكن أيضًا إلى الاقتصاديين. يصبح إسناد الآثار أكثر إلحاحًا بمجرد أن تصبح التغييرات في المناخ متعمدة. ومن المرجح أن يكون التعويض والمسؤولية من الجوانب المهمة لأي سياسة لهندسة المناخ، وسيتطلبان آليات للرصد والفصل في المنازعات.

مجال آخر يحتاج إلى البحث هو النمذجة الصريحة لـ SRM وCDR بالتزامن مع الحد من الانبعاثات والتكيف. مع استمرار تغير المناخ، ستتغير الحوافز للاستثمار في أي شكل من أشكال استراتيجيات تخفيف مخاطر المناخ، وستختار مناطق مختلفة استراتيجيات مختلفة. بدأت الأدبيات بالفعل في معالجة هذه القضية، على الرغم من أنها ركزت حتى الآن فقط على آثار الحد من الانبعاثات، وليس التكيف.

أخيرًا، نحتاج إلى البدء في استكشاف آليات محددة لضمان تنفيذ تقنيات هندسة المناخ بكفاءة وعدالة. على الرغم من اتخاذ بعض الخطوات الأولية في هذا الاتجاه، فإننا بحاجة إلى فهم كيفية إنشاء مؤسسات يمكنها استيعاب هذه الاستراتيجيات الجديدة لتخفيف مخاطر المناخ من منظور اقتصادي.

• بيان الإفصاح عن المعلومات: المؤلفون ليسوا على علم بأي انتماءات أو عضويات أو تمويل أو حيازات مالية قد يُنظر إليها على أنها تؤثر على موضوعية هذه المراجعة.

الرابط التالي للإطلاع على النسخة الأصلية: https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-resource-100815-095440?utm_campaign=shareaholic&utm_medium=email_this&utm_source=email

[1] بلغ متوسط معدل نمو تركيزاتثاني أكسيد الكربون خلال الستينيات 0.85 جزء في المليون/سنة، في حين بلغ متوسط المعدل بين عامي 2004 و 2014 2.11 جزء في المليون/سنة.

[2]على الرغم من أن مصطلح الهندسة الجيولوجية ربما يكون أكثر شيوعًا ويمكن التعرف عليه، إلا أن هذا الاستعراض يستخدم مصطلح الهندسة المناخية لتوضيح أن هذه التقنيات تتناول تغير المناخ على وجه التحديد. كما تستخدم الهندسة الجيولوجية في بعض الأحيان للإشارة إلى الهندسة الجيولوجية أو الهندسة الجيوتقنية. مصطلح مقترح آخر للهندسة المناخية هو التدخل المناخي (المجلس النرويجي للاجئين 2015 أ،ب).

[3] يُعرف CDR أيضًا باسم الالتقاط المباشر للهواء (DAC) ؛ يُعرف SRM أيضًا باسم تعديل البياض أو الهندسة الجيولوجية الشمسية.

[4] تكمل مراجعتنا المراجعات الأخيرة حول اقتصاديات الهندسة المناخية. يركز باريت (2014) على قضايا الحوكمة ويدرس فقط SRM، وليس مجلس الإنماء والإعمار. يقدم Klepper & Rickels (2012، 2014) نظرة عامة على كل من العلوم والاقتصاد في CDR و SRM. نقوم بتوليف الأدبيات العلمية/الهندسية والاقتصادية/السياسية حول مجلس الإنماء والإعمار وإدارة علاقات الموظفين، ونقارن كل من مجلس الإنماء والإعمار وإدارة علاقات الموظفين بالتخفيف. فاغنر وويتزمان (2015، الفصل 5) تقديم مقدمة غير تقنية للقضايا الاقتصادية المرتبطة بالهندسة المناخية.

[5] لا يمكن مقارنة تقديرات التكلفة المختلفة هذه بشكل مباشر مع بعضها البعض، حيث أن جميعها لكميات مختلفة من شدة SRM (التأثير الإشعاعي).

[6]لا يزال هناك عدم يقين بشأن الجمود في النظام المناخي ومقدار التغيير الذي سيحدث حتى مع الوقف الفوري والكامل لجميع انبعاثات غازات الدفيئة.

[7]لا تعني هذه الافتراضات أنه لا توجد أضرار مباشرة من تنفيذ إدارة علاقات الموظفين، لكنها تفترض أن الفوائد في المجموع تتجاوز الأضرار.

[8] هذا ليعكس أن مجلس الإنماء والإعمار لا يقتصر على تخفيضات الانبعاثات الحالية ولكن يمكن أن يتحمل انبعاثات الآخرين، في الماضي والحاضر، حتى مما يؤدي إلى تلوث سلبي.

[9] نفترض حلاً داخليًا وأن الظروف من الدرجة الثانية تضمن حلاً فريدًا.

[10] عنوان باريت (2008)، “الاقتصاد المذهل للهندسة الجيولوجية”، هو استجابة لتكاليف SRM المنخفضة للغاية بالنسبة للتخفيف، ويلاحظ المؤلف أن “معظم التحليلات الاقتصادية لتغير المناخ… قد تجاهلت الهندسة الجيولوجية” (ص 46).

[11] تم تقديم هذه الحجة نفسها في كيث (2013، ص 127–35).

[12] كما يثير Sterck (2011) و Goes et al. (2011) و Betz (2012) أسئلة حول خفض الانبعاثات والأعباء الناجمة عن الآثار الجانبية على الأجيال القادمة.

[13] يقترب بيلامي وهولم (2011) من مسألة برامج التحويلات النقدية من وجهات نظر المعتقدات الشخصية والإدراك المجتمعي. في سلسلة من الدراسات الكمية والنوعية للرأي العام حول تغير المناخ والحد منه، يشير المؤلفون إلى برامج التحويلات النقدية لتحديد التصور العام لأكثر النتائج غير المرغوب فيها لتغير المناخ.