Кондиционер для Планеты Земля

Человек – животное тропическое. Экологически, человек приспособлен для жизни в сухих тропиках на берегу теплого моря. Но теплого моря на всех не хватает, поэтому людям приходится жить в местах с куда менее подходящим климатом. Они терпят свой климат «как есть» но на ухудшение климата уже не согласны. Поэтому обсуждение погоды и климата всегда находит горячий отклик в сердцах людей.

Картинка для привлечения внимания.

Климатическая повестка получила политическую поддержку на уровне ООН. Проводятся саммиты по климату, где руководители государств и корпораций уговаривают друг друга уменьшить выбросы парниковых газов на 55% к 2050 году. Никто не знает, как этого добиться, но весь расчет на то, что обещания дадут одни, а спрашивать за невыполнение будут с других.

Я не вижу технической возможности столь резкой декарбонизации энергетики, промышленности, транспорта и сельского хозяйства. Ископаемое топливо давно является очень дорогим ресурсом, желание не зависеть от него есть у многих, однако по-прежнему приходится покупать уголь, нефть и газ. Возобновляемая энергетика постепенно увеличивает свою долю в генерации электричества, но до полного успеха еще очень далеко.

Поэтому вряд ли человечество сумеет в обозримом будущем снизить содержание парниковых газов в атмосфере. Также кажется чересчур оптимистической вера в то, что достаточно снизить содержание углекислого газа в атмосфере, как климат вернется в состояние «как было». Так это не работает. Климатическая система Земли имеет несколько квазистабильных состояний. Необязательно нам понравится климат, который установится «сам» после декарбонизации.

А что-делать-то? Я предлагаю руками исправлять нежелательные изменения климата, не дожидаясь декарбонизации. В таком случае мусорное тепло и мусорный диоксид углерода станут ценными ресурсами.

Список претензий к нынешнему климату:

1. Перегретые тропики. Кораллам слишком жарко и от этого дохнут. Океан нагревается выше 26,5 °C и поэтому возрастает частота и разрушительная сила ураганов и тайфунов. Теплый океан начинает выделять содержащийся в воде диоксид углерода, приближая «точку невозврата», когда океан станет основным поставщиком диоксида углерода в атмосферу.

2. Климат становится более «нервным». Возрастает количество экстремальных погодных явлений. Западный перенос воздушных масс в Евразии и Северной Америке сменяется на меридиональный перенос. От этого происходят крупные наводнения и экстремальная жара летом, а также суровые морозы зимой.

3. Климат становится, в целом, более засушливым.

4. Возрастает уровень океана, под угрозой затопления находятся густонаселенные районы побережья.

Как устранить нежелательные изменения климата не прибегая к декарбонизации?  Можно воздействовать на чувствительные места климатической системы Земли, для того чтобы подкрутить мощность Гольфстрима на максимум. В историческом прошлом сильный Гольфстрим уже был, климатических сюрпризов быть не должно. В Европе климат станет мягче и дождливее, в Северной Америке тоже будет теплее зимой. Сильный Гольфстрим унесет избыточное тепло Мексиканского залива, катастрофических ураганов станет меньше. Дополнительное тепло в Арктике даст энергию для Циркумполярного вихря, восстановится циклоническая активность Атлантики. Атлантический климат Европы будет как в лучшие годы. Ветряки Северной Европы задышат полной грудью.

На мощность Гольфстрима влияет количество пресной воды, которую приносят реки бассейна Северного Ледовитого океана. Пресная вода играет роль регулирующей задвижки, ограничивающая приток атлантической воды в Северный Ледовитый океан. Чем больше приток пресной воды, тем меньше площадь где поверхностная вода Северного Ледовитого океана имеет соленость ≥34,9‰. Чтобы арктическая вода могла утонуть в глубокие слои океана, при охлаждении до 0°C, ее соленость должна быть не менее 34,9‰. Распресненная вода мешает конвективному перемешиванию. Атлантическая вода поступает в Арктику с соленостью 35,2‰. Баланс соли и баланс воды при разбавлении атлантической воды речной водой:

34,9м³ × 35,2‰ = 35,2 м³ × 34,9‰.

34,9м³ + 0,3м³ = 35,2 м³

Тут такая пропорция, каждые 116м³ атлантической воды разбавляются 1м³ речной воды и получаются 117м³ арктической воды соленостью 34,9‰. Если атлантическую воду меньше разбавлять, то тонуть она будет охотнее. А вместо утонувшей воды придет теплая из Атлантики. Грубые прикидки показывают, что изъятие 1000км³ речной воды приведет к увеличению притока атлантической воды в Северный Ледовитый океан на 3,7 млн. м³/с.  Холодная и плотная вода из Северного Ледовитого океана переливается в глубины Атлантического океана, попутно помогая тонуть примерно такому же количеству более теплой атлантической воды. Сложив вместе эти два потока получим увеличение Североатлантического течения на 7 миллионов кубических метров в секунду, при нынешних 20. Увеличение на 35% при изъятии 1000км³ речного стока в год. Примерно настолько увеличится течение в начале, через 3-5 лет переходного процесса. Дальше, по мере вымывания распресненного верхнего слоя воды Северного Ледовитого океана, включится цепь положительной обратной связи, и Североатлантическое течение еще больше усилится. Связано это с тем, что Восточногренландское течение будет выносить в Атлантический океан более соленую воду, которая будет быстрее тонуть в Лабрадорском море.

Нужно изъять речную воду из бассейна Северного Ледовитого океана и перенаправить ее в другие водные бассейны. Легче всего это сделать с водами рек Западной Сибири, впадающими в Обскую губу и Енисейский залив. Для этого надо соединить эти заливы между собой и дамбами отсоединить их от Карского моря. В результате получится сезонное водохранилище пресной воды, куда будут впадать Енисей, Обь и другие реки, общим стоком 1300 км³ в год. От Обской губы надо прорыть канал на юг, 8 километров в ширину и 20 метров в глубину.

https://alternathistory.com/perebros-vody-iz-sibiri-v-srednyuyu-aziyu-megaproekt/

Сколько воды смогут забирать бывшие советские республики? Порядка 100 км³ в год, максимум 200. Если будет принято политическое решение о возрождении Аральского моря – потолок будет где-то 300 км³ в год.  Добавим неучтенные резервы – пусть будет 400 км³ в год. А надо, потенциально, до 2000 км³ в год, с учетом увеличения водности сибирских рек в будущем и подключению к системе еще и стока реки Лена. Вот, нашел в сети, люди уже подумали как.

https://alternathistory.com/perebros-vody-iz-sibiri-v-srednyuyu-aziyu-megaproekt/

Казалось бы, дурное дело не хитрое, бери и лей, воду не жалей. Однако у этого подхода есть внешний ограничитель – уровень Каспийского моря. Значительная часть поливной воды окажется в Каспийском море и потребуется регулирование его уровня.

Оставшиеся 1600 км³ воды в год сможет принять только Китай. Западный Китай – одни сплошные сухие пустыни, есть что орошать. Для доставки воды нужно продолжить канал до озера Балхаш, далее копать канал до Джунгарских ворот. На казахско-китайской границе гидроэлектростанция спустит воду до уровня Джунгарского плато.

Поскольку по трассе канала будут озера с соленой водой, надо будет эту соль промыть. В пустыне Гоби есть ложбина длиной 2000км, которая тянется с востока на запад вдоль всей пустыни. Вот эта ложбина и будет продолжением канала. Если заполнить ложбину водой до 1000м над уровнем моря, то возникнет цепь озер на территории Монголии и Китая. После соединения этих озер каналами возникнет Гобийское водохранилище. На восточной оконечности водохранилища вода будет сливаться в один из притоков Амура, с середины водохранилища вода будет перекачиваться в реку Хуанхэ (Желтая река). Есть и другие возможные маршруты.

Вот взяли воду в Обской губе, переместили по горизонтали на 7000км, подняли до 1000м над уровнем моря и потом слили в Тихий океан. Энергии потребуется много, но не все так уж и плохо. Спускаемая из Гобийского водохранилища вода будет проходить через турбины гидроэлектростанций, где будет вырабатываться электроэнергия. Это будет своего рода гидроаккумулирующая станция. На западе Китая горы и пустыни, хорошее место для размещения солнечных и ветряных электростанций. Когда дует ветер и/или светит солнце, вода качается из Обской губы в Гобийское водохранилище. Потом энергия возвращается посредством гидроэлектростанций. Попутно вода перекачивается из арктического  бассейна в тихоокеанский, а также энергия транспортируется из западного Китая в восточный. Кпд процесса не очень высокий, но вполне сравним с кпд водородного хранения энергии. Из-за увеличения количества осадков, в целом, этот проект может дать даже больше гидроэлектричества, чем будет расходоваться электричества на работу насосов. Тратим дешевое, нестабильное, избыточное электричество, а получаем дорогое, легко управляемое по мощности электричество, причем в большем количестве. Как-то так, наверное, должна выглядеть безуглеродная энергетика.

После того как смоется соль и вода станет пресной, можно будет забирать воду на орошение.

Теперь про справедливую цену на воду. Если гидроагрегат работает в генераторном режиме, экономическим эффектом будет продажа электричества на оптовом рынке. Если гидроагрегат работает в насосном режиме, то вправе рассчитывать на такой же доход, плюс надо оплатить расходуемое электричество. Значит, услуги по перекачке воды будут стоить примерно в два раза дороже потраченного электричества. Например, если доставка 1 м³ воды до границы Китая обойдется в 3 кВт•ч, то при цене $0.05 за кВт•ч, справедливая цена за перекачку 1 м³ воды будет $0.30. Фрукты и овощи уже рентабельно выращивать при такой цене на воду. А с учетом прироста количества естественных осадков, может стать выгодным и выращивание полевых культур на орошении. Орошение пустынь Центральной Азии может дать еду для более одного миллиарда человек. Повысится водность Амура и Хуанхэ, часть прироста расхода этих рек также пойдет на орошение.

От Обской губы до северного Китая возникнет водный путь, доступный для морских судов. Монголия получит выход к морю. Высокая транспортная и энергетическая связность вдоль канала создаст благоприятные условия для возникновения городов и поселков. Эти поселения будут иметь все те же экономические преимущества, как и у портовых городов. Собственно, тут самое место для климат-френдли экономики и инфраструктуры. Всё же будет создаваться с нуля, можно испытать и обкатать новые технологии.

От основного канала надо будет прорыть транспортно-оросительный канал к Каспийскому морю. Когда будет прорыт еще и черноморско-каспийский глубоководный канал, то морские суда класса «Неопанамакс» свяжут Западную Сибирь, некоторые провинции Китая, Монголию, Казахстан, Узбекистан, Туркменистан с Каспийским морем и мировым океаном. Появится кратчайший водный «шелковый путь» из Китая в Европу. На некоторых участках, с учетом потепления, навигация будет круглогодичной.

Это все будет сделано из бюджета борьбы с глобальным потеплением. А эти шесть стран, по территории которых будет проложены каналы, получат мощнейшую транспортную, энергетическую и водную инфраструктуру. Бедные в водных ресурсах регионы получат столько воды, сколько они не могли и мечтать.

Уместно напомнить, что главная цель этого предприятия – изъять как можно больше пресной воды у Северного Ледовитого океана и перенаправить ее в другие водные бассейны. Как следствие, усилится Североатлантическое течение, северная часть Атлантического океана станет теплее. Евразия получит больше дождей. Карское море станет теплей, рыбы там будет больше. Но не это главное, теплое Карское море будет питать дополнительной энергией полярный вихрь. Сильный полярный вихрь запирает холодные массы воздуха в Арктике и не дает им прорываться в умеренный пояс. Проникновение холодных масс воздуха на юг зимой приводит к сильным морозам, а летом – к мощным ливням и катастрофическим наводнениям. Кроме того, полярный вихрь питает энергией Западный перенос воздушных масс. Именно западные ветры с Атлантики приносят дожди и комфортную температуру.

Предложенная система сможет защитить не только от глобального потепления, но также и от глобального похолодания. Если Земле приспичит свалиться в очередной ледниковый период, то включаем насосы на полную мощность и лет за 5-10-20 вытягиваем ее обратно в теплый климат. Именно для этого нужно проектировать систему на производительность до 2000км³ воды в год. Для борьбы с глобальным потеплением, вероятно, хватило бы и перекачки до 1000км³ воды в год.

Усиление Гольфстрима (в широком смысле), приведет к усилению глобальной океанической циркуляции. Понизится температура океана в тропических широтах и уменьшится глубина до термоклина, т.е. слой теплой воды станет тоньше. Таким образом уменьшится теплосодержание мирового океана, объем воды станет меньше, поглощение CO2 океаном увеличится. Как следствии, уменьшится вероятность (может даже до нуля) катастрофических ураганов и тайфунов. Тропические циклоны, которые будут возникать, будут менее энергичными из-за меньшей температуры океана.





Кликните, чтобы включить анимацию.

Если такая система будет построена, то Россия получит лучший климат, мощнейшую инфраструктуру в Западной Сибири и возможность выгодно продавать услуги по перекачке воды, т.е. энергию. Надо будет построить мощные атомные станции, для бесперебойного снабжения электричеством.

Поскольку система перекачки воды будет нуждаться в очень мощной энергетике, со сверхмощными ЛЭП вдоль канала, то выгодно будет использовать ее как энергетический хаб для всего континента. Насосные станции можно в любой момент включить и в любой момент выключить, т.е. они будут работать в режиме управляемой нагрузки, балансируя электросеть. Слышали про отрицательную цену на электричество в Евросоюзе? Если соединить линиями постоянного тока сверхвысокого напряжения Европу с электросетью канала, то лишнюю энергию можно будет направить на перекачку воды. Солнечное электричество из какой-нибудь Испании будет качать воду в Урумчи, например. В случае дефицита энергии, электросеть канала сможет поделиться энергией с Европой. В результате игры на энергетическом рынке, электросеть канала будет продавать дорогую электроэнергию, а покупать дешевую. Это снизит себестоимость перекачки воды и, в перспективе, выведет на самоокупаемость. При полном отключении внешнего финансирования в климатических целях, весь комплекс продолжит работать в коммерческом режиме, оптимизированный под этот рынок. Будут выращивать сельскохозяйственные культуры, которые требуют меньше орошения. Коллапса не произойдет. Это к вопросу об устойчивости, договороспособности и других подобных вещах.

Этот геоинженерный проект очень большой во всех смыслах, требует согласия многих стран, много денег, много работы. Но, будучи запущенным в эксплуатацию, проект способен сильно повлиять на глобальный климат. Будут исключены наиболее апокалипсические сценарии изменения климата. Если удастся удержать климат от ухудшения или даже улучшить глобальный климат, то потраченные деньги много раз окупятся. Описанная климатическая машина будет работать как цепь отрицательной обратной связи, стабилизируя тем самым климатическую систему Земли. При разных настройках будет разный климат. Из всех возможных можно будет выбрать оптимальный глобальный климат.

10 декабря 2022      © Victor T. Balaban