Как астрономите се опитват да защитят климата
На пръв поглед е един от парадоксалните ефекти на изследването на космоса, че гледката в далечни простори може едновременно да промени перспективата на собствения космически дом. Това беше установено преди около 50 години, когато първите изображения на земята от космоса започнаха да променят връзката ни с нашата родна планета, която изглеждаше толкова малка и уязвима от космоса. Всеки, който знае колко негостоприемен може да бъде космосът за нас, хората извън атмосферните граници на нашата планета, може да развие различен поглед към магията и невероятността на дома си. Следователно не е случайно, че астрофизическата общност все по-често обсъжда въпроса каква отговорност самите те носят за изменението на климата и как могат да намалят собствения си принос за това. Списанието "Nature Astronomy" вече документира този процес на размисъл в последния си брой в шест международни статии.
Фактът, че астрономите са особено загрижени за тази тема, не е изненадващ по много практически причини: Известно е, че астрономите пътуват много - не само защото сравнително малката общност редовно се събира на международни конференции, но и защото прекарват време в наблюдение в телескопи, които често са изолирани определят решително своята изследователска практика. В допълнение, има изчислително интензивни симулации, които причиняват високо енергийно изискване и по този начин косвено допринасят за емисиите на парникови газове от астрофизиците. Астрономите са не по-малко отговорни за намаляването на собствените си емисии от всеки друг човек по света, пишат австралийски астрономи, работещи с Адам Стивънс.
Суперкомпютрите като нарушители на климата
За да се справят с това, те първо трябва да знаят източниците и относителните пропорции на емисиите, за да работят след това върху тяхното намаляване на втора стъпка. В своето проучване те направиха това за Австралия и стигнаха до заключението, че свързаните с научните изследвания емисии на средностатистически австралийски астроном с 37 тона еквивалентни емисии на въглероден диоксид (tCO₂e) годишно са с 40% по-високи от тези на типичен австралиец. Интересното е, че според оценките това се дължи главно на енергоемки изчисления на суперкомпютри. Много по-малък принос имат полетите и работата на обсерватории и изследователски институти.
Поглеждайки назад, Институтът по астрономия на Хайделберг Макс Планк (MPIA) направи много подобно изчисление за Германия за 2018 г. Счетоводният баланс на Кнуд Янке и неговите колеги се различава от този на техните австралийски колеги. Средните емисии на астроном не са само 18,1 tCO₂e годишно, много под австралийската стойност. Освен това въздушното пътуване всъщност съставлява най-големия дял за тях. Разликите се обясняват отчасти с факта, че австралийците са използвали различен калкулатор на емисиите, който оценява емисиите като значително по-ниски от използваните от германците. В същото време в германския баланс е забележимо, че вторичните емисии, произтичащи от потреблението на електроенергия в Германия, са много по-ниски, предвид значително по-ниския дял на изкопаемите енергийни източници (47% в сравнение с 83% в Австралия). И все пак: Тревожно е, че емисиите на парникови газове на изследовател от MPIA са около три пъти по-високи от германските цели, определени в Парижкото споразумение за климата за 2030 г., за да се ограничи глобалното затопляне до максимум 1,5 градуса, пишат от екипа на Хайделберг.
Поуки от пандемията
Предложенията за това как тази стойност може да бъде значително намалена през следващите години са резултат от по-нататъшни подробни проучвания. Пандемията Covid-19 тази година неочаквано демонстрира как броят на въздушните пътувания може да бъде значително намален. Необходимостта от провеждането на големи конференции изцяло в цифров вид позволи пряко сравнение на емисиите от лични и онлайн събития. Учените, работещи с Леонхард Бурчер от MPIA, изчисляват това, като използват примера на годишната среща на Европейското астрономическо общество (EAS). През 2019 г. тази среща се проведе в Лион с 1240 участници, а през 2020 г. с 1777 участници като виртуална конференция.
Използвайки проучвания и екстраполация, астрономите установиха, че емисиите през 2019 г. възлизат на 1855 tCO₂e - около 70 процента от общите емисии на MPIA през 2018 г. - докато онлайн версията има тънък отпечатък на CO₂ от само 582 килограма. Освен това, както може да предположи по-големият брой участници, онлайн конференциите са много по-приобщаващи. Изследователи с по-малък бюджет за пътуване или с трудни семейни условия могат да участват цифрово в конференции, от които преди това биха били изключени. Астрономите също предлагат хибридни формати за в бъдеще, при които регионалните аналогови "сателитни конференции" са свързани с големи международни срещи, така че да могат да се комбинират намалени маршрути за пътуване и реален социален обмен.
По-малко посещения на телескопите
Астрономите, работещи с Николас Флаги, са изчислили еквивалентните емисии на парникови газове от обсерватория, използвайки примера на 40-годишния телескоп Канада-Франция-Хавай за 2019 г. Този телескоп се намира на вулкана Мауна Кеа и се управлява от главния хавайски остров. Тук е преди всичко потреблението на електроенергия на съоръжението в допълнение към пътуването, необходимо за експлоатация, което води до емисии на глава от населението до 16,5 tCO₂e. Потенциалът за намаляване би се крил в устойчиви енергийни източници, подобрен хардуер и намаляване на туристическите дейности. Тенденцията, която вече може да се наблюдава в астрономията, може да помогне тук, че наблюденията се извършват все по-рядко от астрономите, пристигащи от техните институти, но все по-често се извършват в режим на обслужване от местни служители.
Изненадващ е анализът на консумацията на енергия от големи центрове за данни, извършен от Саймън Портегис Зварт от университета в Лайден. В него той посочва връзката между избрания език за програмиране и климатичността на изчисленията: Езикът Python, който напоследък се радва на нарастваща популярност сред астрономите поради своята интерактивност, модулност и обектна ориентация, причинява значително по-високи емисии от „класическия“ и по-труден език за програмиране C ++ или Фортран. Следователно трябва да се зададе въпросът в университетите дали би било по-добре да не се използва Python при обучението на следващото поколение. Фактът, че астрономите не са задължително известни с това, че програмират особено елегантно, а по-скоро имат предвид научните си въпроси при разработването на своите програми, е допълнителен аспект, върху който може да се работи в бъдеще.
И накрая, изменението на климата от своя страна може да окаже влияние върху астрономическите наблюдения, посочват астрономите, работещи с Faustine Cantalloube от MPIA. Влиянието на атмосферата и турбуленцията, която се появява там, определят пространствената разделителна способност на телескопа. По-силните ветрове също затрудняват активното коригиране на атмосферната турбуленция. Така че, ако атмосферните условия в местата на астрономическите обсерватории се променят вследствие на изменението на климата, това може да повлияе на качеството на наблюденията. Публикациите създават впечатлението, че астрономите са решени поне да намалят значително своя принос към изменението на климата през следващите години. Фактът, че те вече са започнали, показва реакцията на Twitter на нобеловия лауреат по физика Брайън Шмид към австралийското проучване: Има още много работа, но поне е радостно, че симулациите на най-мощния австралийски суперкомпютър вече са на сто процента, използвайки възобновяеми енергии ходеше. Това важи и за Австралийския национален университет, чийто заместник-канцлер Шмит е. Заключението му: „Всичко е възможно“.