지구음암화

1. 개요

지구음암화는 대기 중 에어로졸의 증가로 인해 지구 표면에 도달하는 태양 복사량이 감소하는 현상이다. 1970년대부터 연구가 시작되어 1980년대와 1990년대에 걸쳐 전 세계적으로 관측되었으며, 산업화로 인한 인위적인 에어로졸 배출이 주요 원인으로 밝혀졌다. 지구음암화는 지구 온난화를 일부 상쇄하는 효과가 있지만, 지역적 기후 변화와 물 순환에 영향을 미치며, 대기 질 개선으로 인한 지구 명암화 추세와 대조를 이룬다. 이러한 현상은 지구공학적 접근, 특히 성층권 에어로졸 주입과 관련되어 논의되기도 하지만, 윤리적, 사회적 문제와 지속적인 온실 가스 배출 감소의 필요성을 강조한다.

2. 역사

1970년대에는 대기 중의 에어로졸이 햇빛의 전파에 영향을 줄 수 있다는 연구들이 발표되었다. 로스앤젤레스 상공에서는 스모그가 없는 날에도 햇빛이 줄어드는 현상이 관측되었고, 황산염 오염이나 화산 폭발이 빙하기를 유발할 수 있다는 연구도 나왔다.

1980년대, ETH 취리히(Swiss Federal Institute of Technology)의 지리 연구원 아쓰무 오무라(Atsumu Ohmura)는 지구 표면에 도달하는 태양 복사량이 1970년대 지구 온도 상승에도 불구하고 지난 30년 동안 10% 이상 감소했음을 발견했다.

1990년대에는 에스토니아, 독일, 이스라엘, 구 소련 등 세계 각지에서 지구음암화 현상을 설명하는 논문이 발표되었다. 1950년대 후반에서 1980년대까지 지구 표면에 닿는 햇빛은 10년마다 평균 4~5% 감소했으며, 1990년대를 포함하면 10년마다 2~3% 감소한 것으로 추정되었다. 특히 대기 상층부의 태양 복사는 거의 변동이 없었고, 자외선이 아닌 가시광선과 적외선만 어두워졌으며, 맑은 하늘에서도 음영화가 발생하여 구름 변화만으로는 설명할 수 없었다.

1990년 이후, 선진국에서는 화력 발전소의 배연 탈황 설비 도입 등 대기 오염 방지 조치로 인해 지구 음암화 추세가 뚜렷하게 지구 명암화로 바뀌었다. 미국에서는 1970년 대기 정화법 통과 이후 황산염 에어로졸이 크게 감소했으며, 2010년까지 황산염 오염 감소로 인해 연간 500억 달러의 의료비 절감 효과가 있는 것으로 추산되었다. 유럽에서도 1985년 장거리 월경 대기 오염 협약에 따른 헬싱키 의정서와 같은 조치로 유사한 개선이 이루어졌다.

|섬네일|왼쪽|동중국의 산불에서 발생한 짙은 연기 및 스모그를 보여주는 위성 사진. 이러한 연기에는 음암화 추세에 기여하지만 전체적으로 온난화 효과가 있는 검은 탄소가 가득하다.]]

반면, 개발도상국에서는 지구음암화가 지속되거나 심화되었다. 2009년 검토 결과에 따르면 중국에서는 음암화가 계속 증가하고 인도에서 심화되었으며, 이는 지속적인 산업화와 일치한다. 짐바브웨, 칠레, 베네수엘라에서도 음암화 증가 증거가 있었지만, 관측 횟수가 적어 신뢰도는 낮았다. 이후 연구에 따르면 중국에서 음암화 추세는 1990년 이후 더 느린 속도로 지속되었으며, 2005년경까지 반전되기 시작하지 않았다. 이러한 상반된 추세로 인해 2001년부터 2012년까지 전 세계적으로 통계적으로 유의미한 변화는 없었다. 2010년 이후의 관측에 따르면 에어로졸 농도의 세계적 감소와 지구 음암화가 계속되었으며, 세계 해운 산업에 대한 오염 통제가 최근 몇 년 동안 상당한 역할을 했다. 인구의 거의 90%가 북반구에 거주하기 때문에, 북반구의 구름은 남반구보다 에어로졸의 영향을 훨씬 더 많이 받지만, 이러한 차이는 2000년 이후 20년 동안 절반으로 줄어들었으며, 이는 진행 중인 지구 명암화에 대한 추가적인 증거를 제공한다.

2.1. 대한민국

3. 원인

지표면의 일사량은 태양복사를 차단하는 대기 중의 미립자(에어로졸)의 양이나 구름이 차지하는 면적, 대기 성분, 태양 방사선 자체의 양으로 결정된다. 이 중 태양복사는 주기적으로 변화하지만, 그 변동폭이 1%로 양이 작다. 또한, 대기의 성분 중에는 수증기와 이산화탄소 등 특정 파장의 전자파를 흡수하는 성분이 있는데, 이러한 양에 따라서 일사량이 증감할 수 있으나 그 영향은 미미하다. 일사량의 변화에 큰 영향을 주는 것은 에어로졸의 양과 구름의 면적이다. 구름의 면적은 증발량이나 대기의 대류, 지상과 상공의 기온 차이, 응결핵이 될 수 있는 미립자의 양 등에 따라 달라지는데, 기온의 상승은 증발량의 증가를 일으키고, 응결핵이 되는 에어로졸의 증가는 구름의 생성을 용이하게 하여 구름이 차지하는 면적을 증가시킨다. 구름이 차지하는 면적이 넓어지면 지표면의 일사량이 줄어들게 되고, 지표면의 기온을 떨어트리거나 어두워지는 효과가 나타나게 된다.

지구음암화의 원인은 인간의 행동에서 발생되는 인위적인 에어로졸의 대기 중 배출이다. 공장의 매연이나 자동차의 배기가스, 화재에서 일어나는 연기 등 이른바 대기오염 물질로 에어로졸이 증가하고, 지구음암화가 진행되는 것이다. 또한, 기온 상승으로 극지와 고산지대에 존재하는 얼음이 녹아 지구의 물이 차지하는 면적이 늘어나게 되어 증발량이 늘고, 구름의 면적이 넓어져 음암화가 진행된다.

주로 황산염 입자는 지구 대기에 에어로졸 형태로 떠다니며 지구 음영화에 직접적인 영향을 미친다. 구름 응결 핵 역할을 하여 구름의 알베도를 높여 더 많은 햇빛을 우주로 반사시키고, 강수량을 감소시킨다. 산업 혁명 이전에는 해양 플랑크톤이 생성하는 다이메틸 설파이드와 화산 활동이 황산염 에어로졸의 주요 공급원이었다. 1990년 IPCC 제1차 평가 보고서는 다이메틸 설파이드 배출량을 연간 4천만 톤, 화산 배출량은 1천만 톤으로 추정했다. 그러나 인간이 유발한 전 세계 대기 중 황 배출량은 1860년 연간 3백만 톤 미만에서 1980년 약 8천만 톤으로 증가하여, 모든 자연 배출량보다 많아졌다. 특히 유럽과 북미의 산업화된 지역에서는 인위적인 배출량이 자연적인 배출량보다 약 10배 이상 많다.

블랙 카본은 화석 연료 및 나무, 식물 물질의 불완전 연소로 형성된다. 전 세계 블랙 카본의 가장 큰 원인은 초원 및 산불이며, 석탄 사용은 아시아와 아프리카에서, 경유 연소는 유럽과 아메리카 대륙에서 블랙 카본 배출량의 상당 부분을 차지한다. 블랙 카본은 대기 하층에서 매년 대기 오염으로 인한 조기 사망의 주요 원인이며, 토양 입자에서 나오는 먼지보다 구름 내에서 햇빛을 흡수하는 데 190배 더 효과적이다.

항공기 비행운은 들어오는 태양 복사를 반사하고 지구가 방출하는 장파 복사를 가두어 순 온난화를 유발하지만, 그 영향은 주요 온실 가스의 복사 강제력보다 수백 배 작다. 9.11 테러 직후 미국에서 상업 항공기 운행이 중단되었을 때 일교차가 30년 만에 가장 크게 증가했지만, 후속 연구에서는 자연적인 구름 덮개의 변화만으로도 이러한 결과를 설명하기에 충분하다는 것이 밝혀졌다. 2020년 코로나19 범유행에 대한 대응으로 전 세계 항공 교통량이 감소했을 때도 비행운 변화로 인한 영향은 거의 없었다.

1990년대 이후 일사량 감소폭이 축소되거나 상승세로 전환되었는데, 이는 배기가스 규제, 배기 감소 기술 도입, 구 소련권 경제 침체에 따른 배기가스 감소 등이 원인으로 여겨진다.

한편, 자연 기원의 에어로졸도 영향을 미치고 있다고 여겨진다. 화산의 대분화나, 자연 발생한 산불 등이 그 원인이다. 화산 폭발 시 발생하는 화산재와 황산염 에어로졸은 일시적으로 지구음암화를 일으킬 수 있다. 대규모 산불로 인해 발생하는 연기와 에어로졸도 지구음암화에 영향을 줄 수 있다.

3.1. 인위적 요인

인위적인 에어로졸 배출은 지구음암화의 주요 원인이다. 공장 매연, 자동차 배기가스, 화재 연기 등 대기오염 물질로 인해 에어로졸이 증가하면서 지구음암화가 진행된다.

주로 황산염 입자는 지구 대기에 에어로졸 형태로 떠다니며 지구 음영화에 직접적인 영향을 미친다. 구름 응결 핵 역할을 하여 구름의 알베도를 높여 더 많은 햇빛을 우주로 반사시키고, 강수량을 감소시킨다. 산업 혁명 이전에는 해양 플랑크톤이 생성하는 다이메틸 설파이드와 화산 활동이 황산염 에어로졸의 주요 공급원이었다. 1990년 IPCC 제1차 평가 보고서는 다이메틸 설파이드 배출량을 연간 4천만 톤, 화산 배출량은 1천만 톤으로 추정했다. 그러나 인간이 유발한 전 세계 대기 중 황 배출량은 1860년 연간 3백만 톤 미만에서 1980년 약 8천만 톤으로 증가하여, 모든 자연 배출량보다 많아졌다. 특히 유럽과 북미의 산업화된 지역에서는 인위적인 배출량이 자연적인 배출량보다 약 10배 이상 많다.

블랙 카본은 화석 연료 및 나무, 식물 물질의 불완전 연소로 형성된다. 전 세계 블랙 카본의 가장 큰 원인은 초원 및 산불이며, 석탄 사용은 아시아와 아프리카에서, 경유 연소는 유럽과 아메리카 대륙에서 블랙 카본 배출량의 상당 부분을 차지한다. 블랙 카본은 대기 하층에서 매년 대기 오염으로 인한 조기 사망의 주요 원인이며, 토양 입자에서 나오는 먼지보다 구름 내에서 햇빛을 흡수하는 데 190배 더 효과적이다.

항공기 비행운은 들어오는 태양 복사를 반사하고 지구가 방출하는 장파 복사를 가두어 순 온난화를 유발하지만, 그 영향은 주요 온실 가스의 복사 강제력보다 수백 배 작다. 9.11 테러 직후 미국에서 상업 항공기 운행이 중단되었을 때 일교차가 30년 만에 가장 크게 증가했지만, 후속 연구에서는 자연적인 구름 덮개의 변화만으로도 이러한 결과를 설명하기에 충분하다는 것이 밝혀졌다. 2020년 코로나19 범유행에 대한 대응으로 전 세계 항공 교통량이 감소했을 때도 비행운 변화로 인한 영향은 거의 없었다.

1990년대 이후 일사량 감소폭이 축소되거나 상승세로 전환되었는데, 이는 배기가스 규제, 배기 감소 기술 도입, 구 소련권 경제 침체에 따른 배기가스 감소 등이 원인으로 여겨진다.

3.2. 자연적 요인

지표면의 일사량은 태양복사를 차단하는 대기 중의 미립자(에어로졸)의 양이나 구름이 차지하는 면적, 대기 성분, 태양 방사선 자체의 양으로 결정된다. 이 중 태양복사는 주기적으로 변화하지만, 그 변동폭이 1%로 양이 작다. 일사량의 변화에 큰 영향을 주는 것은 에어로졸의 양과 구름의 면적이다.

한편, 자연 기원의 에어로졸도 영향을 미치고 있다고 여겨진다. 화산의 대분화나, 자연 발생한 산불 등이 그 원인이다. 화산 폭발 시 발생하는 화산재와 황산염 에어로졸은 일시적으로 지구음암화를 일으킬 수 있다. 대규모 산불로 인해 발생하는 연기와 에어로졸도 지구음암화에 영향을 줄 수 있다.

4. 메커니즘

지구 표면의 일사량은 태양 복사(태양광)을 차단하는 대기 중 미립자(에어로졸)의 양이나 구름의 면적, 대기의 성분, 나아가 태양 복사 그 자체의 양 등으로 결정된다.

이 중 태양 복사는 주기적으로 변화하지만, 변동 폭은 1% 정도로 작다.

또한 대기 성분 중에는 수증기나 이산화 탄소 등 특정 파장의 전자기파 (태양 복사)를 흡수하는 것이 포함되어 있으며, 이러한 양에 따라 일사량이 증감하지만, 영향은 그다지 크지 않다.

4.1. 에어로졸의 역할

에어로졸은 태양 복사를 직접 반사하거나 산란시켜 지구 표면에 도달하는 햇빛의 양을 줄인다. 에어로졸은 구름 응결핵 역할을 하여 구름의 반사율(알베도)을 높이고, 강수량을 감소시킬 수 있다. 지표면의 일사량은 태양복사를 차단하는 대기 중의 미립자(에어로졸)의 양이나 구름이 차지하는 면적, 대기 성분, 태양 방사선 자체의 양으로 결정된다. 이 중 태양복사는 주기적으로 변화하지만, 그 변동폭이 1%로 양이 작다. 또한, 대기의 성분 중에는 수증기와 이산화탄소 등 특정 파장의 전자파를 흡수하는 성분이 있는데, 이러한 양에 따라서 일사량이 증감할 수 있으나 그 영향은 미미하다. 일사량의 변화에 큰 영향을 주는 것은 에어로졸의 양과 구름의 면적이다. 구름의 면적은 증발량이나 대기의 대류, 지상과 상공의 기온 차이, 응결핵이 될 수 있는 미립자의 양 등에 따라 달라지는데, 기온의 상승은 증발량의 증가를 일으키고, 응결핵이 되는 에어로졸의 증가는 구름의 생성을 용이하게 하여 구름이 차지하는 면적을 증가시킨다.

4.2. 일산 효과

에어로졸과 구름에 의한 지구 표면으로의 일사량 감소는 일산 효과로 알려져 있다. 일산 효과는 지표면 온도 저하, 증발량 감소, 대기 순환 변화 등을 유발할 수 있다. 구름의 면적은 증발량, 대기의 대류 상태, 지상과 상공의 기온차, 응결핵이 되는 미립자의 양 등에 따라 결정된다. 기온 상승은 증발량 증가를 가져오고, 응결핵이 되는 에어로졸의 증가에 의해 구름이 생기기 쉬워지며, 각각 구름의 면적이 증가하여 지상으로의 일사량이 감소한다.

5. 기후 변화와의 관계

5.1. 지구 온난화 완화 효과

지구음암화는 지구 온난화를 일부 상쇄하는 효과가 있다. 에어로졸은 냉각 효과를 통해 지구 온난화의 전체 범위를 가려왔다. 1990년 IPCC 제1차 평가 보고서는 화석 연료 연소에서 주로 배출되는 유황으로 인한 인위적 에어로졸이 구름을 변형시켜 온도를 낮추는 작용을 할 수 있다고 인정했다. 그러나 1995년 IPCC 제2차 평가 보고서에서는 에어로졸의 전체적인 영향을 음(냉각)으로 확신 있게 평가했지만, 에어로졸은 미래 예측의 가장 큰 불확실성 요인으로 인식되었다.

검은 탄소는 햇빛을 흡수하여 가열되기 때문에 지구의 불투명화와 지구 온난화에 모두 기여한다. 검은 탄소는 산악 빙하 및 그린란드 빙상과 같은 얼음 덩어리 위에 쌓이면 알베도를 감소시키고 태양 복사의 흡수를 증가시켜 용해를 가속화한다.

지구 음영화가 정점이었을 때는 온난화 추세를 완전히 상쇄할 수 있었다. 그러나 1975년 이후, 지속적으로 증가하는 온실 기체 농도가 이러한 가림 효과를 극복하고 지배하게 되었다.

5.2. 기후 시스템에 미치는 영향

1980년대부터 지구 음영화 감소는 지구 온난화를 가속화시키는 요인으로 작용했다. 특히 1990년대 중반 이후 동북아시아의 최고 기온과 서유럽의 가장 더운 날은 에어로졸 농도가 이전과 동일했다면 덜 더웠을 것으로 추정된다. 해수면 상승 가속화, 북극 증폭 및 북극 해빙 감소 현상 또한 에어로졸의 가림 효과 감소와 연관된 것으로 여겨진다.

유럽에서는 1980년대 이후 에어로졸 농도 감소로 안개, 엷은 안개, 연무가 줄어들었다. 이는 유럽 전역 주간 온난화의 약 10~20%, 오염이 심한 동유럽 온난화의 약 50%를 차지했다. 대기 질 개선은 겨울철 기온에는 큰 영향을 주지 않았지만, 4월부터 9월까지 중앙 유럽과 동유럽 기온을 약 1°C 상승시켰다. 미국 중동부 지역은 황산염 오염 감소로 1980년과 2010년 사이에 0.3°C의 온난화를 경험했다. 황산염 입자는 여전히 전체 미세 입자의 약 25%를 차지한다. 2021년까지 미국 북동부 해안은 대서양 자오선 역전 순환 둔화로 인해 북대서양 해당 지역 기온이 상승하면서 북미에서 가장 빠르게 온난화되는 지역 중 하나가 되었다.

2020년 코로나19 봉쇄는 도로 교통 및 산업 생산 제한으로 황산염 및 블랙 카본 배출량이 감소하여, 지구 온도 변화를 관측할 수 있는 중요한 "자연 실험"을 제공했다. 이로 인해 초기에는 지구 온도가 0.01~0.02°C 상승하고, 2023년에는 최대 0.03°C까지 상승했다가 사라진 것으로 추정된다. 지역적으로는 1월~3월 중국 동부 지역 기온을 0.05~0.15°C, 3월~5월 유럽, 미국 동부, 남아시아 지역 기온을 0.04~0.07°C 상승시켰으며, 미국과 러시아 일부 지역에서는 최대 0.3°C 영향을 미쳤다. 우한에서는 봉쇄 기간 동안 도시 열섬 효과가 야간에 0.24°C, 전체적으로 0.12°C 감소했다.

에어로졸 농도 변화는 지구 기후에 영향을 미치며, 미래 예측에도 영향을 준다. 에어로졸에 의한 상쇄 냉각 효과를 고려하지 않고서는 온실 가스의 온난화 영향을 정확히 추정하기 어렵다. 기후 모델은 IPCC 제2차 평가 보고서 이후 황산염 에어로졸 영향을 설명하기 시작했다. IPCC 제4차 평가 보고서 당시에는 모든 기후 모델이 황산염을 통합했지만, 검은 탄소 등 영향이 적은 미립자를 설명할 수 있는 모델은 5개뿐이었다. 2021년 CMIP6 모델은 총 에어로졸 냉각을 0.1°C에서 0.7°C 범위로 추정했다. IPCC 제6차 평가 보고서는 황산염 에어로졸에 의한 0.5°C 냉각, 검은 탄소에 의한 약 0.1°C 온난화 추정치를 선택했다. 이 값은 모델 추정치와 해양 열 함량 관측 제약 조건을 결합하여 얻었지만, 문제는 아직 완전히 해결되지 않았다. 모델 추정치 간 차이는 주로 에어로졸이 구름에 미치는 간접 효과에 대한 이견에서 비롯된다.

모든 미래의 기후 변화 시나리오는 미립자 감소를 예측하며, 여기에는 1.5°C 및 2°C 목표가 충족되는 시나리오도 포함된다. 이러한 시나리오의 특정 배출량 감축 목표는 낮은 디밍 현상을 보충해야 할 필요성을 가정한다. 모델은 황산염에 의한 냉각이 대기 중 메탄에 의한 온난화와 거의 동일하며, 둘 다 동시 감소하면 서로 상쇄될 것으로 추정한다. 그러나 최근 메탄 농도는 1980년대 최고 성장 기간을 초과하는 속도로 증가했으며, 습지 메탄 배출이 최근 성장의 상당 부분을 차지하고, 대기 오염은 적극적으로 정화되고 있다. 이러한 추세는 1.5°C 온난화가 2030년경에 예상되는 주요 이유 중 일부이다.

에어로졸은 전 세계적 규모보다 지역적 규모에서 더 큰 영향을 미치지만, 지역 위험 평가에서 충분한 관심을 받지 못한다는 주장이 제기된다. 온실 가스 배출량이 높지만 대기 오염이 크게 감소하는 기후 변화 시나리오는 대기 질 개선이 거의 없는 시나리오보다 2050년까지 0.2°C 더 많은 지구 온난화를 보이지만, 지역적으로는 중국 북부에서 연간 열대야 5일 추가, 중국 북부 및 북부 인도 강수량 증가를 야기한다. 현재 수준 청정 대기 정책과 가능한 최대 조치를 비교한 논문은 후자가 중국과 유럽에서 극한 기온 위험을 30~50% 증가시킬 것이라고 밝혔다.

일부 지역은 에어로졸 과거 기록이 희소하여 에어로졸 영향에 대한 정확한 지역별 예측은 어렵다. 최신 CMIP6 기후 모델조차 유럽 에어로졸 추세는 정확히 나타내지만, 북미와 아시아를 나타내는 데 어려움을 겪는다. 즉, 지역 영향에 대한 근미래 예측에도 오류가 포함될 가능성이 높다.

6. 물 순환과의 관계

지구적 및 지역적 규모에서 대기 오염은 여러 자연 과정과 유사하게 물 순환에 영향을 미칠 수 있다. 2000년대 초반부터 에어로졸이 해양 위의 태양 복사를 감소시켜 증발을 감소시키기 때문에 "행성의 수문 순환을 약화시킬 것"이라는 주장이 제기되었다.

인위적 에어로졸은 20세기 대서양 지역 강우량 변화의 주요 요인으로 밝혀졌다. 1950년에서 1985년 사이에 열대 강수대가 남쪽으로 이동했고, 그 이후 제한적으로 북쪽으로 이동했다. 여러 연구에서 1970년대와 1980년대에 사하라 이남 아프리카에서 발생한 실패한 몬순과 북반구에서 발생한 에어로졸의 연관성을 밝혀냈으며, 이는 이후 사헬 가뭄과 관련된 기근으로 이어졌다.

에어로졸의 영향은 남아시아 몬순의 약화와도 관련이 있었다. 2009년, 50년간의 데이터를 분석한 결과, 대기 중 수분량에 큰 변화가 없었음에도 불구하고 동중국에서 약한 비가 감소했다는 사실이 밝혀졌다. 이는 에어로졸이 구름 내 물방울 크기를 줄여 구름이 비가 내리지 않고 더 오랫동안 물을 유지했기 때문이라고 한다. 이후 연구에서 남아시아와 동아시아의 에어로졸 오염이 강우량을 억제했을 뿐만 아니라 여름 강수량이 증가한 결과로 중앙아시아로 더 많은 수분을 이동시켰다는 사실을 발견했다.

미국에서는 기후 변화가 물 순환에 미치는 영향이 일반적으로 전국적으로 평균 강수량과 극한 강수량을 증가시키지만, 이러한 영향은 지금까지 역사적으로 강한 에어로졸 농도로 인한 건조로 인해 "가려져" 왔다. IPCC 6차 평가 보고서는 또한 에어로졸 농도의 변화를 지중해 지역의 강수량 변화와 연결했다.

7. 지구공학적 접근

지구 음암화는 지구 온난화를 늦추거나, 멈추거나, 되돌리기 위한 특정 제안과 관련된 현상이다. 지구 알베도를 1% 증가시키면 인위적인 온실 가스 배출로 인한 대부분의 복사 강제력과 그로 인한 지구 온난화를 제거할 수 있으며, 알베도를 2% 증가시키면 대기 중 이산화 탄소 농도가 두 배로 증가하는 온난화 효과를 상쇄할 수 있다.

이것이 태양 지구공학의 이론이며, 황산염 에어로졸의 높은 반사력은 1970년대부터 이러한 목적으로 고려되었다. 과거의 지구 음암화 수준은 대기 오염으로 인한 높은 사망률과 산성비와 같은 문제와 관련이 있었기 때문에, 오염에서 직접 냉각에 의존하는 개념은 "파우스트적 거래"로 묘사되었으며 현대 연구에서는 진지하게 고려되지 않는다. 대신, 파울 크루첸의 2006년 획기적인 논문은 황산염 오염 감소로 인한 온난화 증가를 피하는 방법으로 소련 연구원 미하일 부디코의 1974년 제안을 재검토할 것을 제안했다. 이 제안에는 현재 성층권 에어로졸 주입 (SAI)로 설명되는 대기 상층에서 비행하는 비행기에서 황산염을 방출하는 것이 포함되었다. 이에 비해 대부분의 대기 오염은 대기 하층(대류권)에 있으며 몇 주 동안만 존재한다. 성층권에 침전된 에어로졸은 수년 동안 지속되기 때문에 동일한 양의 냉각을 얻기 위해서는 훨씬 적은 양의 황을 방출해야 한다.

크루첸의 초기 제안은 대기 오염 감소로 인한 온난화를 피하는 데 초점을 맞추었지만, 이 제안을 확대하면 온난화를 늦추거나, 멈추거나, 완전히 되돌릴 수 있다는 것이 즉시 이해되었다. 대표 농도 경로 RCP 8.5의 가장 높은 배출 시나리오에서 현재와 비교하여 약 4°C (산업화 이전과 비교하여 5°C)의 온난화를 상쇄하는 데 필요한 황의 양은 이미 오늘날 대기 오염을 통해 배출되는 양보다 적을 것이며, 해당 시나리오에서 예상되는 미래 대기 질 개선으로 인한 황 오염 감소는 지구공학에 사용되는 황을 상쇄할 것이라고 추정된다. 그 대가로 비용이 증가한다. 성층권 에어로졸 주입은 온실 가스 완화보다 "수십 배" 더 저렴할 것이다.

SAI가 지구 온난화를 멈추거나 완전히 되돌리더라도 많은 지역의 기상 패턴은 여전히 상당히 변할 것이다. 모기 및 기타 매개체 전염병의 서식지가 이동할 것이지만, 그렇지 않으면 기후 변화와 전염병으로 인해 발생할 가능성이 있는 변화와 어떻게 비교될지는 불분명하다. 햇빛 감소는 작물 수확량과 탄소 흡수원에 영향을 미칠 것이지만, 이는 온난화로 인한 열 스트레스의 부족과 현재보다 더 큰 CO2 비료 효과로 상쇄될 가능성이 높다. 가장 중요한 것은 이산화 탄소 배출로 인한 온난화는 수백 년에서 수천 년 동안 지속되는 반면, SAI로 인한 냉각은 마지막 에어로졸 주입 후 1~3년 후에 멈춘다는 것이다. 이는 성층권 에어로졸 주입이나 다른 형태의 태양 지구공학이 온실 가스 배출 감소의 대체 수단으로 사용될 수 없다는 것을 의미한다.

7.1. 윤리적, 사회적 문제