バイオジオエンジニアリング

バイオジオエンジニアリングは気候工学の一種で、葉や樹冠の生理学的特性を変更することで作物の太陽光反射率（アルベド）を高め、地域の表面温暖化を軽減することを目指しています。^{[1] [2]}

バイオジオエンジニアリングは、作物の純アルベドを高めるために、選択的植物育種や遺伝子工学などによる作物の特性の操作に依存しています。異なる作物の種類間ではアルベドに顕著な違いがありますが、バイオジオエンジニアリングは主に作物内の変更と置換に焦点を当てており、全体的なアルベドの変化は本質的に制限されますが、変更ははるかに簡単に実装できます。^[2]

作物の純アルベドは、個々の作物の葉の反射率と、位置、角度、葉の覆い具合による樹冠全体の有効アルベドの2つの要素に分けられます。 ^[1]

個々の葉レベルでは、特定の葉が反射する光の基本量は、主に作物の種類と対象となる光の波長によって決まります。作物の葉の純（または特定の波長）反射率は、品種改良や遺伝子工学、または反射スプレー（既存の殺虫剤と併用する可能性もあります）を直接葉に塗布することで変更できます。^[2]

電磁スペクトルの可視光部分では、植物のストレスは特定の可視波長の反射率の増加と直接相関することがわかっています。しかし、クロロフィル含有量の多い可視スペクトル全体を平均すると、植物のクロロフィル含有量と反射率の間には強い正の相関関係があることがわかりました。^[2]

海面での全太陽放射エネルギーの約50％を占める近赤外線波長に関しては、植物の水分補給と反射率の間には負の相関関係があります。この影響は樹冠レベルではそれほど顕著ではないという事実に加えて、近赤外線波長の反射率がバイオジオエンジニアリングの目的で変更される可能性は低いです。^[2]

農作物の純アルベドをより大規模に（例えば、農作物畑、または大幅な地球冷却を達成するために必要とされる世界全体の地域）修正しようとする場合、作物の葉の反射率の違いよりも、作物のキャノピーのさまざまな形態特性の方がはるかに大きな影響を及ぼします。太陽光が農作物畑に降り注ぐと、その一部は作物（ほとんどの場合は葉）に当たって反射しますが、反射光の残りは背景の土壌からのものになります。したがって、作物のキャノピー全体の反射率は、葉の向き、角度、配置（葉面積指数と葉角度分布で測定可能）と背景の土壌のアルベドに大きく依存します。^[2]

他の形態の地球工学と比較して、バイオ地球工学は本質的に侵襲性が低い（特に土地利用の変化と既存の食糧生産システムに関して）ため、多くの利点があり、リスクがはるかに少ないと主張されてきた。利点の1つは、既存のインフラストラクチャが、これらの特定の形質を大規模な作物栽培に伝播するのに十分であるという事実である。もう1つの利点は、耕作可能な作物の大部分を占める特に食用作物については、植物を設計して負の外的要因に耐性を持たせる（より高い収量と品質を達成する）ための現代科学に遅れないようにするために、改良された作物品種を毎年植え直すシステムがすでに存在しており、これにより、大規模な場合でも、新しい作物品種を自動的に導入するプロセスが非常に実行可能になっている。^[1]

電磁スペクトルの特定の部分では、作物の葉の吸収率がその作物の全体的な健康状態と収穫量に直接関係することがあるため、個々の葉の反射率を最大化しながら、全体的な作物の生産に悪影響を与えないようにバランスを取る必要があります。^[2]