METODO PARA EL CONTROL DE LA IRRADIACION SOLAR SOBRE LA SUPERFICIE TERRESTRE MEDIANTE LA DISPERSION CONTROLADA DE AEROSOLES.

Método para el control de la irradiación solar sobre la superficie terrestre mediante la dispersión controlada de aerosoles del tipo que emplean tecnologías Flow Burring{reg} y/o Flow Focusing{reg} que se caracteriza porque comprende (i) una etapa de dispersión controlada de aerosoles inocuos en la atmósfera,

en donde dichos aerosoles se consiguen mediante la nebulización masiva de una solución acuosa; y (ii) una etapa de observación y cálculo del balance radiante local y global.

MÉTODO PARA EL CONTROL DE LA IRRADIACiÓN SOLAR SOBRE LA SUPERFICIE TERRESTRE MEDIANTE LA DISPERSiÓN CONTROLADA DE AERSOLES

s a e efecto invernadero y el calentamiento global.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

La masa de aire que descansa sobre la superficie terrestre es de aproximadamente unos 5.5x1018 kg. De esta masa, actualmente un 0.04% (400 ppm aproximadamente) corresponde actualmente al CO2. Por tanto, en la actualidad existen en la atmósfera unos 2 billones de toneladas (2x1015 kg) de CO2. La emisión humana anual de CO2 asciende a un 1.5% de esta cantidad actualmente, unos 30.000 millones de toneladas (3x1013 kg) , cuantificada a través del consumo energético anual mundial, unos 500 exajulios, de los cuales más del 90% provienen de la combustión de petróleo, carbón y gas.

Actualmente, se estima que la masa de aerosoles de diversos orígenes naturales y artificiales asciende a una milmillonésima parte de la masa de aire atmosférica, es decir, unos 5.5x109 kg, la mayor parte concentrada en los niveles inferiores de la troposfera. Se sabe que entre una quinta y una cuarta parte de dicha masa de aerosoles es de origen artificial o está provocada por la actividad humana. Dicha masa de origen humano produce efectos ópticos bloqueantes que ya son cuantificables a niveles de superficie.

Estudios recientes del efecto de los aerosoles en el continente africano (Paeth &

O Feichter 2005, Climate Dynamics 26, 35-54) permiten estimar que una masa de aerosoles dispersos en la atmósfera equivalente a unos 20-25 mg producirían un efecto albedo compensador del efecto invernadero de 1 kg de CO2, en cuanto a balance radiante global, aunque hay que admitir que el grado de incertidumbre en esta medida es mucho mayor que el grado de incertidumbre en el efecto de calentamiento estrictamente achacable al CO2. Aun así, admitiendo el grado de incertidumbre involucrado, los cálculos anteriores permiten estimar que una masa de

aerosoles inocuos en torno a unos 2 millones de toneladas podrían compensar en

caso de necesidad las emisiones anuales de CO2 debidas a la actividad humana.

De este resultado se puede inferir un dato básico para el cálculo que interesa a esta

5 invención. En efecto, en términos globales, se ha determinado experimentalmente

(Paeth & Feichter 2005, Climate Dynamics 26, 35-54) que concentraciones másicas

de aerosoles del orden de un quinto de milmillonésima parte en masa en la

atmósfera producen efectos medibles. Esto lleva a que la dispersión en la atmósfera

de una masa en torno a un millón de toneladas (109 kg) de aerosoles produciría

10 efectos con consecuencias ópticas medibles en mayor o menor grado a escala

global como función del tamaño, geometría, estructura y composición química de

dichos aerosoles. Esta masa de 109 kg, curiosamente, coincide con la que indica el

Premio Nobel Paul J. Crutzen en su ensayo publicado en Climatic Change (2006) ,

77, 21 1-2 19, en defensa de la inyección de aerosoles de azufre en la atmósfera para

15 modificar su efecto albedo.

En general, los aerosoles no presentan una concentración vertical homogénea en la

atmósfera, ni su efecto es el mismo a distintas cotas. De hecho, la fracción de

aerosoles que alcanza la estratosfera exhibe una persistencia en suspensión en esa

2 O zona muy superior a la de zonas inferiores, donde son precipitados

fundamentalmente por corrientes descendentes, lluvia, nieve o granizo. Además, la

dispersión en zonas extensas de elevada humedad puede producir la nucleación de

grandes masas de nubes persistentes a cotas bajas o altas de distinta naturaleza.

Por otro lado, el efecto albedo provocado por aerosoles es tanto más intenso cuanto

25 mayor es su altura, dentro de la capa atmosférica.

Se desconoce por parte del inventor, experto en la materia, ningún método o

procedimiento que contenga las características esenciales de la invención tal y como

se describen a continuación.

30

EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN

Esta invención trata de introducir modificaciones controladas del balance radiante de

la Tierra para compensar los efectos negativos de los gases de efecto invernadero

35 ("carbon offsetting') . Así, se proponen unos nuevos vectores de control activo del

balance radiante global (definido en Kiehl and Trenberth 1997, Bull. Am. Metero.

Soco 78, 197-208) Y se describe la viabilidad de dichos vectores, describiendo

métodos para el control de la irradiación solar que incide sobre la superficie terrestre y su efecto albedo, mediante la dispersión controlada de aerosoles inocuos con propiedades fisicoquímicas y ópticas determinadas. Dicha dispersión se realizaría con capas de la atmósfera donde dichos aerosoles pueden permanecer suspendidos 5 durante tiempos suficientemente largos, así como cubrir áreas de suficiente extensión, o donde su interacción con el vapor atmosférico pueda generar suficiente nucleación, para que sus efectos sean suficientemente significativos y cuantificables.

En una realización particular de la invención, para lograr los efectos deseados, los aerosoles propuestos pueden dispersarse en regiones inferiores de la estratosfera, donde su persistencia es más grande, pero está más limitada que en otras regiones más altas, y por tanto, pueden ofrecer una vida útil controlada, es decir, que en el caso que se observase un efecto no deseado o imprevisto asociado a esta acción artificial, la ventana temporal de persistencia del efecto observado será muy corta. La dispersión de los aerosoles propuesta se produciría en distintos puntos o coordenadas terrestres desde los que, debido a las condiciones meteorológicas medias locales, su distribución vertical y su localización en corrientes globales, se maximizaría u optimizaría dicha dispersión.

O La optimización se formula en una realización particular mediante una función objetivo de balance radiante global, estimado en una compensación en torno a 1 W/m2, mediante un incremento del espesor óptico atmosférico en el espectro visible de la radiación solar global incidente. Naturalmente, el análisis de dicho balance involucraría una monitorización y análisis permanente de las variables climáticas globales y su distribución geográfica, así como la estabilidad de los patrones circulatorios globales, incluyendo niveles de temperatura y humedad, precipitaciones y velocidades de viento locales, globales, medios y temporales, así como su distribución vertical. Dicha función objetivo puede hacer uso de códigos numéricos de predicción globales ya existentes (por ejemplo, el AR4, citado en el IPCC Report

O 2007) , contando como parámetros de entrada con las condiciones climáticas y meteorológicas históricas desde fechas en las que dichas condiciones son disponibles o deducibles, para predecir las desviaciones significativas que pudieran producirse por el uso de los métodos propuestos.

La invención propuesta haría también uso de los medios actuales de monitorización y cuantificación del balance radiante global (por ejemplo, el Geostationar y Earth Radiation Budget -GERB-a bordo del Meteosat-8) , y una red de medición en tierra de los efectos meteorológicos y ambientales producidos por las dispersiones propuestas, para monitorizar la evolución y convergencia de las variables hacia la función o funciones objetivo y/o la desviación de la trayectoria de dichas variables hacia los objetivos, haciendo uso auxiliar de las predicciones de los códigos numéricos mencionados. Se proponen por tanto herramientas para el control activo del cambio climático y su reorientación artificial y controlada (Geoingeniería) , de manera que la cubierta atmosférica natural, y su dinámica alimentada por la energía radiante del sol, sea integrada en un sistema global de mantenimiento de las condiciones favorables para nuestro desarrollo. A este respecto, es interesante resaltar el hecho obvio de que la evolución biológica e intelectual de la especie humana lleva asociada escalas de tiempo mucho más largas que los tiempos característicos de su actividad global y los efectos globales que provoca, con lo cual la especie humana se convierte en su propia víctima: en general no podría adaptarse lo suficientemente rápido a los cambio provocados. Estas consideraciones nutren la idea de que, para evitar grandes niveles de sufrimiento globales, sería útil poder contar con el conocimiento profundo y las herramientas que permitieran intervenir correctivamente en la dinámica global (como si de un "jardín" se tratase) , ya que nuestro desarrollo como especie ha conllevado acciones incontroladas sobre dicha dinámica.

En particular, al describir... [Seguir leyendo]

1. Método para el control de la irradiación solar sobre la superficie terrestre mediante la dispersión controlada de aerosoles que se caracteriza por que comprende (i) la dispersión controlada de aerosoles inocuos en la atmósfera, en donde dichos aerosoles se consiguen mediante la nebulización masiva de una solución acuosa usando tecnologías Flow Blurring® y/o Flow Focusing®;

(ii) la observación y cuantificación de

(e) la (irradiación) total incidente sobre la Tierra,

(f) la potencia radiante total emitida por la Tierra, que puede obtenerse por satélites desde varios puntos en una órbita geoestacionaria (radiación total perdida) mediante la medición del espectro de radiación emitido por la Tierra y la integración de la potencia emitida en cada frecuencia a lo largo de todas las longitudes de onda;

(iii) la observación de la evolución del balance radiante total (potencia total incidente menos potencia total emitida) con el tiempo y su correlación con los eventos de dispersión de aerosoles.

(iv) la maximización progresiva de la correlación existente entre los eventos de dispersión de aerosoles y la aparición de un cambio del balance radiante en el tiempo, realizando campañas sucesivas de dispersión de aerosoles y tomando como parámetros

(a) el número de zonas de dispersión,

(b) el tiempo de dispersión,

(c) la masa total dispersada,

(d) el tamaño medio y la desviación geométrica del tamaño de los aerosoles dispersados,

(e) la longitud y latitud de la zona o zonas de emisión,

(f) la extensión superficial cubierta por la zona o zonas de emisión,

(g) la altura a la que se producen las dispersiones,

(h) el momento del ciclo anual cuando se realizan las dispersiones.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza porque la solución acuosa es agua de mar.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza porque la solución acuosa es una solución de sales minerales u orgánicas presentes en concentraciones comprendidas en el rango desde cero hasta el doble del punto de saturación a temperatura y presión estándar.

4. -Método de acuerdo con las reivindicaciones anteriores que se caracteriza porque la dispersión controlada de aerosoles se realiza desde puntos fijos o móviles sobre la superficie terrestre situados a una altura comprendida entre los O y los

20.000 metros sobre el nivel del mar.