Як астрономи намагаються захистити клімат
На перший погляд, це один із парадоксальних ефектів дослідження космосу, що погляд на далекі простори може одночасно змінити перспективу власного космічного будинку. Це було встановлено приблизно 50 років тому, коли перші зображення Землі з космосу почали змінювати наше відношення до нашої рідної планети, яка виглядала такою маленькою і вразливою з космосу. Хто знає, наскільки негостинним може бути космос для нас, людей поза атмосферними межами нашої планети, може скластися інший погляд на магію та неймовірності свого будинку. Тому, можливо, не випадково, що спільнота астрофізиків все частіше обговорює питання про те, яку відповідальність вони самі несуть за зміну клімату і як вони можуть зменшити свій власний внесок у це. Журнал "Астрономія природи" задокументував цей процес роздумів у своєму останньому номері у шести міжнародних статтях.
Той факт, що астрономи особливо цікавляться цією темою, не дивно з дуже практичних причин: відомо, що астрономи багато подорожують - не тільки тому, що відносно невелика громада регулярно збирається на міжнародні конференції, а й тому, що вони проводять час, спостерігаючи за телескопами, які часто є ізольованими рішуче визначити свою дослідницьку практику. Крім того, існують обчислювально сильні імітації, які викликають високі енергетичні потреби і, отже, побічно сприяють викиду парникових газів астрофізиками. Астрономи не менш відповідальні за зменшення власних викидів, ніж будь-хто інший у світі, пишуть австралійські астрономи, що працюють з Адамом Стівенсом.
Суперкомп'ютери як кліматичні злочинці
Для того, щоб вирішити цю проблему, їм спочатку слід було б знати джерела та відносні пропорції викидів, щоб потім на другому етапі працювати над їх скороченням. У своєму дослідженні вони зробили це для Австралії і дійшли висновку, що пов'язані з дослідженнями викиди середньостатистичного австралійського астронома з 37 тоннами еквівалентного викиду вуглекислого газу (тCO₂e) на рік на 40 відсотків перевищують викиди типового австралійця. Цікаво, що за оцінками, це в основному пов’язано з енергоємними розрахунками на суперкомп’ютерах. Значно менший внесок приносять польоти та робота обсерваторій та науково-дослідних інститутів.
Озираючись назад, Гейдельберзький інститут астрономії Макса Планка (MPIA) зробив дуже подібний розрахунок для Німеччини на 2018 рік. Баланс Кнуда Янке та його колег відрізняється від балансу австралійських колег. Середній рівень викидів на астронома, який становить 18,1 тCO₂e на рік, не лише значно нижчий за австралійське значення. Крім того, авіаперевезення фактично становлять для них найбільшу частку. Відмінності частково пояснюються тим фактом, що австралійці використовували інший калькулятор викидів, який оцінює викиди значно нижчими від тих, що використовували німці. У німецькому балансі також помітно, що вторинні викиди в результаті споживання електроенергії в Німеччині набагато нижчі, враховуючи значно меншу частку викопних джерел енергії (47 відсотків порівняно з 83 відсотками в Австралії). І все-таки: Насторожує те, що викиди парникових газів на одного дослідника MPIA приблизно втричі перевищують цілі Німеччини, встановлені Паризькою кліматичною угодою на 2030 рік, щоб обмежити глобальне потепління максимум до 1,5 градусів, пишуть у Гейдельберзі.
Уроки пандемії
Пропозиції щодо того, як це значення може значно зменшитись у найближчі роки, є результатом подальших детальних досліджень. Цього року пандемія Covid-19 несподівано продемонструвала, як можна значно зменшити кількість авіаперевезень. Необхідність проведення великих конференцій повністю в цифровому вигляді дозволила здійснити пряме порівняння викидів від очних та онлайн-подій. Вчені, що працюють з Леонардом Буршером з MPIA, розрахували це на прикладі щорічної зустрічі Європейського астрономічного товариства (EAS). У 2019 році ця зустріч відбулася в Ліоні з 1240 учасниками, а в 2020 році з 1777 учасниками як віртуальна конференція.
За допомогою опитувань та екстраполяції астрономи встановили, що викиди в 2019 році склали 1855 тCO₂e - близько 70 відсотків від загального обсягу викидів MPIA в 2018 році - тоді як онлайн-версія мала товстий викид CO₂ лише 582 кілограми. Крім того, як може припустити більша кількість учасників, онлайнові конференції набагато більш інклюзивні. Дослідники з меншим бюджетом на поїздки або зі складними сімейними умовами можуть цифрово брати участь у конференціях, з яких їх раніше не виключали. Астрономи також пропонують на майбутнє гібридні формати, в яких регіональні аналогові "супутникові конференції" підключаються до великих міжнародних зустрічей, щоб можна було поєднувати скорочені маршрути подорожей та реальний соціальний обмін.
Менше відвідувань телескопів
Астрономи, що працюють з Ніколасом Флагі, підрахували еквівалентні викиди парникових газів обсерваторії на прикладі 40-річного телескопа Канада-Франція-Гаваї за 2019 рік. Цей телескоп розташований на вулкані Мауна-Кеа і управляється з головного гавайського острова. Тут, перш за все, споживання електроенергії об’єктом на додаток до витрат, необхідних для експлуатації, призводить до викидів на душу населення до 16,5 тCO₂e. Потенціал зменшення полягатиме у стійких джерелах енергії, вдосконаленому обладнанні та зменшенні туристичної діяльності. Тенденція, яка вже спостерігається в астрономії, може допомогти тут тому, що спостереження все менше і менше проводяться астрономами, що надходять з їхніх інститутів, але все частіше проводяться в режимі обслуговування місцевими працівниками.
Аналіз споживання електроенергії великими центрами обробки даних, який провів Саймон Портегіс Цварт з Лейденського університету, дивує. У ньому він вказує на зв’язок між обраною мовою програмування та екологічністю розрахунків: мова Python, яка останнім часом користується все більшою популярністю серед астрономів завдяки своїй інтерактивності, модульності та об’єктній орієнтації, спричиняє значно більший рівень викидів, ніж „класична” та більш складна мови програмування C ++ або Фортран. Тому слід поставити питання в університетах, чи не краще не використовувати Python для навчання наступного покоління. Той факт, що астрономи не обов'язково відомі тим, що програмують особливо елегантно, а навпаки, мають на увазі свої дослідницькі питання при розробці своїх програм, є додатковим аспектом, над яким можна буде працювати в майбутньому.
Нарешті, кліматичні зміни можуть, у свою чергу, вплинути на астрономічні спостереження, вказують астрономи, що працюють з Фаустиною Канталуб з MPIA. Вплив атмосфери та турбулентність, що виникає там, визначають просторову роздільну здатність телескопа. Сильніші вітри також ускладнюють активну корекцію атмосферної турбулентності. Отже, якщо атмосферні умови в місцях астрономічних обсерваторій змінюються внаслідок зміни клімату, це може вплинути на якість спостережень. Публікації створюють враження, що астрономи рішуче налаштовані принаймні значно зменшити власний внесок у зміну клімату в найближчі роки. Той факт, що вони вже розпочаті, показав реакція Нобелівського лауреата з фізики Брайана Шмідта на австралійське дослідження: ще потрібно зробити багато, але принаймні радує те, що симуляції на найпотужнішому австралійському суперкомп'ютері зараз на сто відсотків використовують поновлювані джерела енергії гуляв. Це стосується також Австралійського національного університету, віце-канцлером якого є Шмідт. Його висновок: "Все можливо".