地球規模の暗化

地球の暗化は、地球の表面に届く太陽光の量が減少することです。^{[2] [3]}これは、大気汚染の成分である大気中の粒子状物質、主に硫酸エアロゾルによって引き起こされます。 ^[4]地球の暗化は、1950年代に太陽放射照度の初めての体系的な測定が始まった直後に観測されました。この可視光線の弱まりは、1980年代まで10年ごとに4〜5％の割合で進行しました。^[1]この間、戦後の工業化により大気汚染が増加しました。この期間中、太陽活動は通常よりも大きく変化しませんでした。^{[2] [5]}

エアロゾルには冷却効果があり、地球の暗化により、これまでに経験した地球温暖化の程度が覆い隠され、最も汚染された地域では1970年代にさえ冷却が見られました。 ^{[1] [6]地球の暗化は蒸発を減らすことで}水循環を妨げ、そのため特定の地域では降雨量が減少しました。^[1]南アジアのモンスーンが弱まり、1950年から1985年の間に熱帯雨林全体が南に移動した可能性があり、その後の回復は限られています。^{[7] [8] [9]北半球の粒子状汚染の記録的なレベルは、} 1984年のエチオピア飢饉の背後にあるモンスーンの失敗を引き起こしたか、少なくとも悪化させました。^{[10] [11] [12] [13]}

1980年代以降、大気汚染の減少により、暗くなる傾向が部分的に逆転し、地球の明るさが増すとも呼ばれています。^[1]この地球の明るさの増加は、1990年代に始まった地球温暖化の加速に寄与していました。^{[1] [6]}気候モデルによると、エアロゾルの暗くなる効果は、2021年時点で約0.5°C（0.9°F）の温暖化を相殺する可能性が高いです。^[14]各国が国民の健康に対する大気汚染の被害を減らすために行動するにつれて、地球温暖化に対する隠蔽効果はさらに低下すると予想されます。^[15] 1.5°C（2.7°F）および2°C（3.6°F）の目標を達成するために必要な気候行動のシナリオには、予測されるエアロゾルレベルの減少が組み込まれています。 ^[14] ただし、エアロゾルが気象システムに与える影響のモデルシミュレーションは不確実なままです。^{[16] [17]}

地球の暗化の背後にあるプロセスは、成層圏エアロゾル注入に似ています。これは、反射エアロゾルを意図的に放出することで地球温暖化に対抗することを目的とした、太陽地理工学介入の提案です。 ^[18]成層圏エアロゾル注入は、温暖化を阻止または逆転させるのに非常に効果的ですが、地球規模の水循環、地域の天候、生態系にも大きな影響を与えます。さらに、温暖化が急激かつ激しく再発するのを防ぐには、何世紀にもわたって実行する必要があります。^[19]

1970年代には、大気中のエアロゾルが太陽光の大気中への伝播（直達太陽放射照度としても知られる）に影響を与える可能性があることを示す研究が数多くあった。^{[20] [21]}ある研究では、目に見えるスモッグがない日でも、ロサンゼルスの上空1.7km（1.1マイル）の高さでは透過する太陽光が減っていたことが示された。^[22]別の研究では、硫酸塩汚染や火山の噴火が氷河期の始まりを誘発する可能性があると示唆した。^{[23] [24]} 1980年代には、スイス連邦工科大学の地理学者である大村篤氏が、1970年代以降、地球の気温が全体的に上昇しているにもかかわらず、地球表面に当たる太陽放射が過去30年間で10％以上減少していることを発見した。^{[25] [26] 1990年代には、エストニア、 [27]}ドイツ、^[28]イスラエル^[29] 旧ソ連全域で 数十年にわたる減少を記述した論文が続いた。^{[30] [26]}

その後の研究では、1950年代後半から1980年代にかけて地表に当たる太陽光は平均して10年ごとに約4～5％減少し、1990年代を含めると10年ごとに2～3％減少したと推定されています。^{[29] [31] [32] [33]}注目すべきことに、大気圏上層の太陽放射はその間ずっと0.1～0.3％以上変化しておらず、減光の原因は地球上にあったことを強く示唆しています。^{[5] [2]}さらに、減光されたのは可視光線と赤外線のみであり、スペクトルの紫外線部分は減光されていませんでした^{。[ 34]さらに}、減光は空が晴れているときでも発生しており、実際曇りの日よりも強くなっており、雲量の変化だけが原因ではないこと

地球の暗化は、主に地球の大気中にエアロゾルとして漂う硫酸塩粒子の存在によって引き起こされます。^[36]これらのエアロゾルは、小さな鏡のように太陽光を反射するため、暗化に直接寄与します。^{[37]また、}核として間接的な影響を及ぼし、雲の中の水滴が粒子の周りで凝集します。汚染が増加すると、粒子が増え、それによってより多くの小さな水滴からなる雲が形成されます（つまり、同じ量の水がより多くの水滴に分散されます）。水滴が小さくなると雲の反射率が高くなるため、入射する太陽光の多くが宇宙に反射され、地球の表面に到達する量が少なくなります。^[4]モデルでは、これらの小さな水滴によって降雨量も減少します。^[38]

産業革命以前は、硫酸エアロゾルの主な発生源は、ある種の海洋プランクトンが生成したジメチルサルファイドであった。火山活動による排出は2番目に大きな発生源であったが、 1991年のピナツボ山の噴火など、大規模な火山噴火が発生する年には、それが主流となる。1990年のIPCC第一次評価報告書では、ジメチルサルファイドの排出量は年間4,000万トンと推定され、火山からの排出量は1,000万トンと推定された。^[39]これらの年間レベルは、長い間ほぼ安定している。一方、大気中への人為的硫黄排出量は、1860年の年間300万トン未満から1900年には1500万トン、1940年には4000万トン、1980年には約8000万トンに増加した。これは、1980年までに硫黄含有燃料（主に石炭とバンカー燃料）の燃焼による人為的排出量が、硫黄含有化合物の自然排出量と少なくとも同程度になったことを意味する。[ 39 ^]また、この報告書は、「ヨーロッパと北米の工業化地域では、人為的排出量が自然排出量の約10倍以上を占めている」と結論付けている。^[39]

もう一つの重要なエアロゾルは、俗に煤とも呼ばれるブラックカーボンです。これは、化石燃料や木材、その他の植物質の不完全燃焼によって生成されます。 ^[41]世界的に、ブラックカーボンの最大の発生源は、山火事と意図的な焼却を含む草原と森林の火災です。しかし、アジアとアフリカでは、ブラックカーボン排出量の大部分（60～80％）が石炭の使用によるものであり、ヨーロッパとアメリカでは、ディーゼル燃焼がブラックカーボンの70％を生み出しています。^[42]

下層大気中のブラックカーボンは、大気汚染による年間700万人の早死の主な原因です。^[43]ブラックカーボンの存在は特に目立ち、いわゆる「茶色の雲」が汚染がひどい地域に現れます。実際、ブラックカーボン粒子が太陽エネルギーを吸収し、可視光線の量に影響を与える可能性があることが初めて判明したのは、1970年代のデンバーの茶色の雲に関する研究でした。 ^{[42]その後の研究で、ブラックカーボンは雲の中で太陽光を吸収する効果が}土壌粒子からの通常の塵の190倍であることがわかりました。 ^[44]最悪の場合、厚さ3～5km（1.9～3.1マイル）の大気層内のすべての雲が目に見えて暗くなり、煙は大陸横断規模に達することがあります^[45]（つまり、アジアの茶色の雲）。それでも、ブラックカーボンによる全体的な減光は硫酸塩粒子による減光よりはるかに低いです。^[14]

1990年以降、地球の暗化傾向は明らかに地球の明るさの上昇に変わった。^{[46] [47] [48] [49] [50]}これは、湿式スクラバーや流動床燃焼など、火力発電所の排ガス脱硫装置を通じた、先進国による大気汚染対策に続くものである。^{[51] [52] [53]}米国では、 1970年に大気浄化法が可決され、硫酸エアロゾルが大幅に減少した。同法は1977年と1990年に強化された。EPAによると、1970年から2005年の間に、硫酸塩を含む6つの主要な大気汚染物質の総排出量は米国で53％減少した。^[54] 2010年までに、この硫酸塩汚染の減少により、推定で年間500億ドルの医療費が節約された。^[55]ヨーロッパでも同様の措置が取られており、^{[54]例えば1985年の}長距離越境大気汚染条約に基づく硫黄排出削減に関するヘルシンキ議定書などがあり、同様の改善が図られています。^[56]

一方、2009年のレビューによると、中国では1990年代に安定した後も減光が継続し、インドでは工業化の継続に伴い減光が激化したのに対し、米国、ヨーロッパ、韓国では増光が続いた。ジンバブエ、チリ、ベネズエラからの証拠も、観測数が少ないため信頼度は低いものの、その期間中に減光が増加したことを示唆している。^{[57] [58]}その後の研究では、中国上空では1990年以降、減光傾向はより緩やかなペースで続き、^[59] 2005年頃まで反転し始めなかったことがわかった。 ^[60]これらの対照的な傾向により、2001年から2012年まで世界規模で統計的に有意な変化は発生しなかった。^[1] 2010年以降の観測では、エアロゾル濃度の世界的な低下と世界的な減光が続いており、近年では世界の海運業界に対する汚染規制が大きな役割を果たしていることが示されている。 ^[61]人類の約90%が北半球に住んでいるため、北半球の雲は南半球よりもエアロゾルの影響をはるかに受けますが、この差は2000年以降の20年間で半減しており、地球の明るさが現在も増加していることのさらなる証拠となっています。^[62]

エアロゾルには冷却効果があり、これまでに経験した地球温暖化の全体的な範囲を隠してきました。 ^[40]

エアロゾルによる太陽放射への影響は、地球の放射バランスに必ず影響を与えることは、長い間理解されてきました。1963年のバリ島アグン山の噴火、1982年のメキシコのエルチチョン火山の噴火、1985年のコロンビアのネバドデルルイス火山の噴火、1991年のフィリピンのピナツボ火山の噴火など、大規模な火山噴火の後には、すでに大気温度の低下が観測されています。しかし、人為的な汚染によって引き起こされるより持続的な増加とは異なり、大規模な噴火でさえも、硫黄粒子の一時的な急増しか引き起こしません。^[50]

1990年、IPCC第1次評価報告書は、「化石燃料の燃焼で主に排出される硫黄から発生する人為的エアロゾルは雲を変化させ、気温を下げる働きをする可能性がある」と認め、「硫黄の排出量が減少すると、地球の気温が上昇する可能性がある」と指摘した。しかし、観測データが不足し、雲への間接的な影響を計算するのが困難だったため、報告書では、人為的エアロゾルの地球の気温に対する総影響が冷却効果か温暖化効果かを推定できなかった。^[39] 1995年までに、IPCC第2次評価報告書は、エアロゾルの全体的な影響を自信を持って否定的（冷却効果）と評価した。^[63]しかし、その報告書とその後の報告書では、エアロゾルが将来の予測における最大の不確実性の原因であると認識された。^[1]

硫酸塩汚染とは異なり、ブラックカーボンは粒子が太陽光を反射するのではなく吸収して熱くなるため、地球の暗化と地球温暖化の両方に寄与しています。^[42]これらの粒子はまた、時間の経過とともに厚いコーティングを形成し、初期の吸収を最大40％増加させる可能性があります。これらのコーティングの形成速度は季節によって異なるため、ブラックカーボンによる温暖化も季節によって異なります。^[64]

_{この温暖化は二酸化炭素}による温暖化や硫酸塩による冷却効果より弱いが、 ^{[14]黒色炭素が山岳}氷河やグリーンランド氷床のような氷塊の上に堆積すると、地域的に大きな影響を及ぼす可能性がある。そこでは、黒色炭素は氷塊のアルベドを低下させ、太陽放射の吸収を増加させ、それが氷塊の融解を加速させる。^[45]黒色炭素はまた、汚染された都市内の局所的な温暖化にも大きく寄与している。^[65]雲核として作用する煤粒子の間接的な効果でさえ、冷却効果をもたらすほど強力ではない。煤粒子の周りに形成される「茶色の雲」は、2000年代以降、正味の温暖化効果があることが知られている。^[66]黒色炭素汚染は特にインドで強く、そのため、大気汚染を浄化すると温暖化が促進されるのではなく、むしろ減少する数少ない地域の1つであると考えられている。^[67]

飛行機が飛ぶと、飛行機雲（蒸気の跡とも呼ばれる）が目に見える形で残ります。これらの飛行機雲は、太陽からの入射光を反射し、地球から放射される長波放射を閉じ込めます。飛行機雲は日中のみ太陽光を反射し、昼夜を問わず熱を閉じ込めるため、通常、非常に小さいながらも温暖化を引き起こすと考えられています。1992年の推定では、3.5 mW/m ²から 17 mW/m ^{2で、主要な温室効果ガスからの}放射強制力の数百倍も小さいものでした。^[68]

しかし、一部の科学者は、飛行機雲による日中の冷却効果は通常の推定よりもはるかに強いと主張し、この議論は9月11日の攻撃後に注目を集めました。^{[3]攻撃直後には米国を横断}する民間航空機がなかったため、この期間は飛行機雲のない天候の実際のデモンストレーションと見なされました。^[69]米国本土の4,000の気象観測所全体で、日中の気温変動（固定された観測所での1日の最高気温と最低気温の差）は1.1 °C（2.0 °F）拡大しました。これは過去30年間で最大の増加記録です。^[70] 米国南部では、その差は約3.3 °C（6 °F）減少し、米国中西部では2.8 °C（5 °F）減少しました。^[71]一部の科学者は、これを飛行機雲の強い冷却効果の証拠と解釈しました。^[72]

最終的に、追跡調査により、当時発生した雲量の自然な変化がこれらの調査結果を説明するのに十分であることが判明しました。^{[73] [74]} 2020年のコロナウイルスのパンデミックに対する世界的な対応により、2019年と比較して世界の航空交通量が約70％減少したとき、複数の研究により、飛行機雲の変化の結果として「日中の地表気温範囲の有意な反応は見られず」、また「正味で有意な地球規模のERF（有効放射強制力）は見られないか、温暖化効果は非常に小さい」ことがわかりました。^{[75] [76] [77]}

地球暗化のピーク時には、温暖化の傾向を完全に打ち消すことができました。1975年までに、継続的に増加する温室効果ガスの濃度はマスキング効果を克服し、それ以来優勢になりました。^[54]その時でさえ、大気汚染による硫酸エアロゾルの高濃度地域は、全体的な温暖化の傾向に反して、当初は寒冷化を経験していました。 ^{[78]米国東部は顕著な例であり、1970年から1980年の間に気温が0.7℃（1.3℉）低下し、}アーカンソー州とミズーリ州では最大1℃（1.8℉）低下しました。^[79]

1980年代以降、地球の暗化の減少は地球の気温上昇に寄与してきた。地球の暗化が弱まるにつれて、極端に暑い日が加速した。1990年代半ば以降、北東アジアの最高気温と西ヨーロッパの年間で最も暑い日は、エアロゾル濃度が以前と同じままであれば、かなり暑くなかっただろうと推定されている。^[1]海面上昇の加速、北極の増幅とそれに伴う北極の海氷の減少も、エアロゾルによる遮蔽の減少に起因すると考えられている。^{[6] [80] [81] [82]}

ヨーロッパでは、1980年代以降のエアロゾル濃度の低下により、関連する霧、靄、もやもやも減少しました。全体として、ヨーロッパ全体の日中の温暖化の約10～20％、汚染がひどい東ヨーロッパの温暖化の約50％の原因となっています。^[83]エアロゾルによる冷却は太陽光の反射に依存するため、空気の質の改善は冬季の気温にほとんど影響を及ぼしませんでしたが、^[84]中央ヨーロッパと東ヨーロッパでは4月から9月の気温が約1 °C（1.8 °F）上昇しました。^[85]米国中部と東部では、硫酸塩汚染が減少したため、1980年から2010年の間に0.3 °C（0.54 °F）の温暖化を経験しましたが、^[79]硫酸塩粒子は依然としてすべての粒子状物質の約25％を占めていました。^{[55] 2021年までに、}大西洋南北循環の減速により北大西洋のその部分の気温が上昇したため、米国北東海岸は北米で最も急速に温暖化した地域の一つとなった。 ^{[86] [87]}

2020年、COVID-19のロックダウンは注目すべき「自然実験」を提供した。道路交通と工業生産の削減により、硫酸塩と黒色炭素の排出量が著しく減少したのだ。この減少は確かに温暖化への影響をもたらした。当初は世界の気温が0.01～0.02℃（0.018～0.036℉）上昇し、2023年までに0.03℃（0.054℉）上昇したが、その後は消失したと推定されている。地域別に見ると、ロックダウンにより、1月から3月にかけて中国東部で気温が0.05～0.15℃（0.090～0.270℉）上昇し、3月から5月にかけてヨーロッパ、米国東部、南アジアで0.04～0.07℃（0.072～0.126℉）上昇すると推定され、米国とロシアの一部地域ではピーク時に0.3℃（0.54℉）の影響があった。^{[89] [88]}武漢市では、最も厳しいロックダウン期間中、都市ヒートアイランド効果が夜間に0.24℃（0.43℉）、全体で0.12℃（0.22℉）減少したことが判明した。^[90]

エアロゾル濃度の変化はすでに地球の気候に影響を与えているため、将来の予測にも影響を与えることは間違いありません。実際、エアロゾルによる反対の冷却効果を考慮せずに、すべての温室効果ガスの温暖化への影響を完全に推定することは不可能です。^{[15] [40]}

気候モデルは、IPCC第2次評価報告書の頃から硫酸エアロゾルの影響を考慮し始めました。 2007年にIPCC第4次評価報告書が公表されたとき、すべての気候モデルは硫酸塩を組み込んでいましたが、黒色炭素のような影響の少ない粒子を考慮できたのは5つだけでした。^[37] 2021年までに、CMIP6モデルは、エアロゾルによる総冷却を0.1 °C（0.18 °F）から0.7 °C（1.3 °F）の範囲で推定しました。^[91] IPCC第6次評価報告書は、硫酸エアロゾルによる0.5 °C（0.90 °F）の冷却という最良の推定値を選択しましたが、黒色炭素は約0.1 °C（0.18 °F）の温暖化に相当します。^{[14]これらの値は、モデル推定値と}海洋熱量などの観測制約を組み合わせたものですが、^[61]問題はまだ完全に解決されていません。モデル推定値の違いは主に、エアロゾルが雲に及ぼす間接的な影響に関する意見の不一致から生じている。^{[92] [93]}

現在のエアロゾル冷却の強さにかかわらず、将来の気候変動シナリオはすべて粒子状物質の減少を予測しており、これには1.5 °C（2.7 °F）および2 °C（3.6 °F）の目標が達成されるシナリオが含まれます。これらの特定の排出削減目標は、より低い減光を補う必要があることを前提としています。^[14]モデルでは、硫酸塩による冷却は大気中のメタンによる温暖化とほぼ同等であると推定されているため（メタンは比較的短寿命の温室効果ガスであるため）、両方を同時に削減すると、事実上、お互いを相殺すると考えられています。^{[94] [95]}しかし、近年、メタン濃度は1980年代のピーク増加期を超える速度で増加しており、^{[96] [97]}湿地のメタン排出が最近の増加の多くを牽引しており、^{[98] [99]}大気汚染は積極的に浄化されています。^[61]これらの傾向は、2010年代半ばの推定では2040年まで気温上昇は起こらないとされていたのに対し、現在では2030年頃には1.5℃（2.7℉）の気温上昇が予想される主な理由の一部である。^[15]

また、エアロゾルは世界規模よりも地域規模でより大きな影響力を持つにもかかわらず、地域リスク評価では十分な注意が払われていないとの指摘もある。^[17]例えば、温室効果ガス排出量は高いが大気汚染が大幅に減少する気候変動シナリオでは、大気質の改善がほとんどない同じシナリオと比較して、2050年までに地球温暖化は0.2 °C（0.36 °F）増加するが、地域的には、中国北部で年間5日多い熱帯夜が発生し、中国北部とインド北部で降水量が大幅に増加する。^[101]同様に、現在のレベルのクリーンエア政策と、それ以外は同じ気候変動シナリオでの仮想的な技術的に実現可能な最大限の行動を比較した論文では、後者の場合、中国とヨーロッパで気温の極端な変化のリスクが30～50％増加することが判明した。^[100]

残念ながら、エアロゾルの歴史的記録は地域によって異なり、他の地域よりも少ないため、エアロゾルの影響を正確に地域的に予測することは困難です。最新のCMIP6気候モデルでさえ、ヨーロッパのエアロゾルの傾向を正確に表すことはできますが、^[16]北米とアジアのエアロゾルの傾向を正確に表すことは困難です。つまり、地域的影響の近い将来の予測にも誤差が含まれる可能性が高いということです。^{[102] [16] [103]}

地域的および地球規模で、大気汚染は、いくつかの自然現象と似た形で水循環に影響を与える可能性がある。一例として、サハラ砂漠の 砂塵がハリケーンの形成に与える影響が挙げられる。砂や鉱物粒子を含んだ空気が大西洋上を移動し、太陽光の一部が水面に届くのを遮り、水面をわずかに冷却してハリケーンの発達を弱める。^[105]同様に、2000年代初頭から、エアロゾルは海洋上の太陽放射を減少させ、それによって海からの蒸発を減らすため、「地球の水循環を減速させる」と示唆されてきた。^{[106] [107]}

2011年、20世紀の大西洋域の降雨量の変化の主な要因は人為的エアロゾルであったことが判明した。^[108] 1950年から1985年の間に熱帯降雨帯全体が南に移動し、その後北方への移動は限定的であった。^[9]将来エアロゾル排出量が削減されると、より急速な北方への移動が予想され、大西洋への影響は限定的であるが、太平洋への影響は大幅に大きくなる。^[109]一部の研究では、これらの削減がAMOC（気候変動によりすでに弱まると予想されている）に影響を与えることも示唆されている。より強力な大気質政策による削減は、メタン排出量が同等に削減されない限り、この予想される減少を約10％悪化させる可能性がある。^[95]

最も注目すべきは、複数の研究が、北半球からのエアロゾルと1970年代から1980年代にかけてのサハラ以南のアフリカでのモンスーンの失敗を結び付け、それがサヘルの干ばつとそれに伴う飢饉につながったことである。^{[10] [12] [11]}しかし、サヘルの気候のモデルシミュレーションは非常に一貫性がなく、^{[110]エアロゾル汚染がなければ干ばつは起こら}なかったことを証明することは困難であるが、明らかにそれほど深刻ではなかっただろう。^{[111] [13]一部の研究では、温暖化だけがサヘルの}降水量の増加を引き起こしたことを示すモデルが最も正確であることが示されており、硫酸塩汚染がこの反応を圧倒し、この地域を干ばつに陥れた原因である可能性が高い。^[112]

もう一つの劇的な発見は、エアロゾルの影響と南アジアのモンスーンの弱まりを関連付けたものでした。これは2006年に初めて提唱されましたが、^[7]証明するのは依然として困難でした。^[114]特に、一部の研究では、温暖化自体がモンスーンの衰退のリスクを高め、転換点を超える可能性があることが示唆されました。^{[115] [116]}しかし、2021年までに、地球温暖化は一貫してモンスーンを強めていると結論付けられ、^[117]ロックダウンによるエアロゾル減少の余波で、すでにある程度の強まりが観察されていました。^[8]

2009年、50年間のデータを分析した結果、大気中の水分量に大きな変化はないものの、中国東部では小雨が減少していることが判明した。これは、エアロゾルが雲内の水滴サイズを縮小し、その結果、雲が雨を降らせずに長時間水を保持するようになったためとされた。^[38]エアロゾルが雲の水滴サイズを縮小することで降雨量を抑制する現象は、その後の研究によって確認されている。^[118]その後の研究では、南アジアと東アジアのエアロゾル汚染は、同地域での降雨量を抑制するだけでなく、中央アジアに移動する水分量を増加させ、その結果、夏の降雨量が増加したことが判明した。^[104]米国では、気候変動が水循環に与える影響により、通常、国全体で平均降雨量と極端降雨量の両方が増加するが、これらの影響は、歴史的に強いエアロゾル濃度による乾燥によってこれまでのところ「隠されて」いる。^[113] IPCC第6次評価報告書でも、エアロゾル濃度の変化と地中海地域の降水量の変化が関連づけられている。^[1]

地球の暗化は、地球温暖化を遅らせたり、止めたり、逆転させたりするための特定の提案にも関連する現象です。^{[120]惑星の}アルベドが1％増加すると、人為的な温室効果ガス排出による放射強制力のほとんどがなくなり、それによって地球温暖化が抑えられます。一方、アルベドが2％増加すると、大気中の二酸化炭素濃度が2倍になることによる温暖化の影響が打ち消されます。^{[121]これは}太陽地理工学の理​​論であり、硫酸エアロゾルの高い反射能力により、1970年代からこの能力が考慮されてきました。^[122]

地球の暗化が歴史的にレベルアップすると、大気汚染や酸性雨などの問題による死亡率が高くなるため、^[123]汚染から直接冷却に頼るという考え方は「ファウスト的取引」と評され、現代の研究では真剣に検討されていない。^{[111]その代わりに、}ポール・クルッツェンによる2006年の独創的な論文は、硫酸塩汚染が減少する中で温暖化の増加を避ける方法は、ソ連の研究者ミハイル・ブディコによる1974年の提案を再検討することであると示唆した。^{[124] [125]}この提案では、現在では成層圏エアロゾル注入、またはSAIと呼ばれている方法で、上層大気を飛行する航空機から硫酸塩を放出する。^[122]これに比べて、大気汚染のほとんどは下層大気（対流圏）にあり、そこにとどまるのは数週間だけである。成層圏に堆積したエアロゾルは何年も残るため、同じ量の冷却効果を得るために放出される硫黄の量ははるかに少なくて済む。^[18]

クルッツェンの最初の提案は、大気汚染の削減によって引き起こされる温暖化を回避することに焦点を当てていたが、この提案を拡大することで温暖化を遅らせたり、止めたり、あるいは完全に逆転させたりできることがすぐに理解された。^[122]最も排出量が多いシナリオRCP 8.5では、現在と比較して約4℃（7.2℉）（産業革命以前と比較して5℃（9.0℉））の温暖化を相殺するために必要な硫黄の量は、今日の大気汚染によってすでに排出されている量よりも少なく、そのシナリオですでに予想されている将来の大気質改善による硫黄汚染の削減が、地球工学に使用される硫黄を相殺すると推定されている。^[18]トレードオフはコストの増加である。成層圏エアロゾル注入は個人、小国、その他の非国家の無法者によって実行できるという通説があるが、科学的な推定では、成層圏エアロゾル注入によって大気を1℃（1.8℉）冷却するには、少なくとも年間180億ドル（2020年の米ドル価値）の費用がかかると示唆されており、最大の経済または経済圏のみがこの介入を負担できることを意味する。^{[119] [126]}それでも、これらのアプローチは温室効果ガスの緩和よりも「桁違いに」安価であり、^[127]気候変動の影響を緩和しない場合のコストは言うまでもない。^[121]

たとえSAIが地球温暖化を止めたり完全に逆転させたとしても、多くの地域で気象パターンは依然として大幅に変化するだろう。蚊やその他の病原体の生息地は変化するだろうが、それが気候変動によって起こり得る他の変化と比べてどうなのかは不明である。^[19]日照量の低下は光合成の減少により作物の収穫量と炭素吸収源に影響を与えるだろうが、^[120]これは温暖化による熱ストレスの欠如と現在に比べてより大きなCO2施肥効果_{によって相殺される可能性が高い。} ^{[19]最も重要なのは、} _CO2排出による温暖化は数百年から数千年続くのに対し、SAIによる冷却は最後のエアロゾル注入から1～3年で止まることである。これは、成層圏エアロゾル注入もその他の形態の太陽地理工学も、温室効果ガス排出量削減の代替として利用できないことを意味する。なぜなら、温室効果ガスレベルが高いまま太陽地理工学が停止した場合、「大規模かつ極めて急速な」温暖化と、同様に水循環の急激な変化につながるからである。その結果、何千もの種が絶滅する可能性が高い。代わりに、太陽地理工学は、温室効果ガスの排出量が削減され、二酸化炭素が除去されるまでの一時的な温暖化抑制策として機能するが、これには数百年かかる可能性がある。^[19]

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