Izmisīga sacensība, lai atdzesētu okeānu, pirms nav par vēlu

Holija Džīna Baka ir UCLA Vides un ilgtspējības institūta līdzstrādniece. Šis ir adaptēts fragments no viņas topošās grāmatas Pēc ģeoinženierijas: klimata traģēdija, remonts un atjaunošana (2019. gada septembris, Verso Books).

Autors

• Holija Džīna Baka arhīva lapa

2019. gada 23. aprīlis

Unsplash / Skots Vebs

Koraļļu rifi balināšanas laikā smaržo pēc trūdošas mīkstuma. Krāsu sacelšanās — dzeltenā, violetā, cerulainā — izbalo līdz spokaini baltai, jo koraļļu gaļa kļūst caurspīdīga un nokrīt, atstājot to skeletus zem zirnekļtīklam līdzīgām aļģēm.

Koraļļi dzīvo simbiozē ar aļģu veidu. Dienas laikā aļģes fotosintēzē un nodod barību koraļļu saimniekam. Nakts laikā koraļļu polipi izstiepj savus taustekļus un ķer garāmejošo barību. Tikai 1 °C okeāna sasilšana var izjaukt šīs koraļļu un aļģu attiecības. Noslogotie koraļļi izdzen aļģes, un pēc atkārtotām vai ilgstošām šādas balināšanas epizodēm tie var nomirt no karstuma stresa, badoties, aļģēm tos nebarojot, vai kļūt uzņēmīgāki pret slimībām.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2019. gada maija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Austrālijas Lielais Barjerrifs — faktiski 2300 kilometru (1400 jūdžu) sistēma, kas sastāv no gandrīz 3000 atsevišķiem rifiem – pēdējos gados ir cietusi no smagas balināšanas. Daniels Harisons, Austrālijas okeanogrāfs, kurš meklē, ko varētu darīt, lai atvēlētu vairāk laika Lielajam Barjerrifam, saka, ka situācija kļūst bēdīga. No pirmsantropogēnajiem laikiem var būt palikuši tikai 25% seklā ūdens koraļļu seguma. Mēs īsti nezinām, jo ​​pirms 1985. gada neviens nesāka veikt uzmērīšanu, viņš man saka. Jums ir mazāk nekā 1% no okeāna koraļļu rifos un 25% no visas jūras dzīvības. Mēs plānojam to visu ļoti ātri zaudēt evolūcijas izteiksmē. Cilvēka mūža izteiksmē.

Koraļļu rifi ir ne tikai krāsainas zivis un eksotiskas sugas. Rifi aizsargā piekrasti no vētrām; bez tiem viļņi, kas sasniegtu dažas Klusā okeāna salas, būtu divreiz augstāki. Vairāk nekā 500 miljoni cilvēku pārtika un iztika ir atkarīgi no rifu ekosistēmām. Pat ja temperatūras paaugstināšanās galu galā stabilizējas pie 1,5 °C pēc gadsimta vai diviem gadiem, nav zināms, cik labi koraļļu rifu ekosistēmas izturēs īslaicīgu augstākas temperatūras pārsniegšanu.

Koraļļi ir kā kanārijputniņš ogļraktuvēs.

Koraļļi ir kā kanārijputniņi ogļraktuvēs, saka Harisons: tie ir ļoti jutīgi pret temperatūru. Es tiešām domāju, ka tas ir tikai priekšvēstnesis gaidāmajām lietām. Jūs zināt, koraļļu ekosistēma var sabrukt vispirms, bet es domāju, ka tai varētu sekot vēl dažas ekosistēmas. Dzīve ir ļoti izturīga, bet ekosistēmas, kādas mēs tās pazīstam, tādas nav.

Arktikas ekosistēmas, kalnu ledāji un sekvoju meži Kalifornijā arī ir pakļauti lielam riskam pat nelielu globālās vidējās temperatūras izmaiņu dēļ. Tāpat arī sugas, kuras nevar ātri pārvietoties un atrast citu piemērotu nišu. Tās ir lietas, kas jau dzīvo skalas galējos galos, un tās nevar kustēties, vai ne? saka Harisons. Tātad koraļļu rifi — jūs zināt, tie jau ir iestrēguši dažos no siltākajiem ūdeņiem. Ja viņiem tur kļūst par karstu, tad a) viņi nevar kustēties un b) viņiem tik un tā nav kur iet. Un tas pats ar ārkārtīgi aukstajām ekosistēmām. Un tas pats ar sekvoju mežiem. Koki nevar piecelties un pārvietoties pietiekami ātri, lai sekotu līdzi klimata pārmaiņām.

Sāls smidzinātājs

Harisona darba grupa izveidoja komandas, lai izskatītu dažādas idejas, kas varētu palīdzēt rifam palikt dzīvam. Piemēram, zemākā dziļumā okeāns ir pilns ar vēsāku ūdeni. Viņi domāja, vai viņi varētu vienkārši sūknēt daļu no šī ūdens uz augšu, bet saprata, ka nebūtu iespējams pārvietot pietiekami daudz ūdens, lai atdzesētu visu rifu.

Tā vietā pētnieki izmantoja ideju par jūras mākoņu izgaismošanu — saules ģeoinženierijas veidu, jo tas palielina planētas atstarošanas spēju. Sīku sāls daļiņu izsmidzināšana no jūras ūdens uz zemo mākoņu slāni, kas pārklāj lielu daļu okeāna virsmas, veidotu mākoņu mikropilienus. Šie pilieni liktu mākoņiem atstarot vairāk saules gaismas un arī padarīt tos ilgākus, atdzesējot zonu. Harisona komandas līdz šim veiktā modelēšana liecina, ka ar šo metodi varētu būt iespējams atdzesēt ūdeni par 0,5–1 °C.

Marine Cloud Brightening Project, starptautiska sadarbība, ko vada atmosfēras zinātnieks Roberts Vuds un Vašingtonas universitātes kolēģi, domā, ka šī varētu būt mērogojama pieeja. Projekta vecākā padomniece Kellija Vansere apraksta citus veidus, kā zinātnieki domā par koraļļu uzturēšanu, piemēram, ģenētiski modificējot vai pavairojot tos, lai tie izturētu siltākus ūdeņus, vai pārvietojot izturīgus koraļļus jaunās vietās un pārstādot tos. Bet viņa saka, ka problēmas mērogs ir kā Klinšu kalnu nostiprināšana. Tas ir masīvs.

Turpretim jūras mākoņu izgaismošana ir salīdzinoši vienkārša. Būtībā tas ir saistīts ar ierīču izveidi jūras ūdens izsmidzināšanai. Noteikti ir jāpārvar daži tehniski izaicinājumi, taču pamata process, kad vienkārši tiek ņemts jūras ūdens un to filtrēts un pēc tam izsmidzināts submikronu lielumā, nav tik grūts, saka Harisons. Viņa modelēšanas rezultāti liecina, ka, iespējams, vajadzētu būt dažām stacijām nedaudz tālāk jūrā, tieši pie kontinentālā šelfa malas — peldošām platformām vai kuģiem, kas izsmidzinātu daļiņas gaisā. Viss projekts varētu izmaksāt no 150 līdz 300 miljoniem ASV dolāru gadā. Dārgi, bet pēc tam rifs katru gadu Austrālijas ekonomikai ienes aptuveni 6 miljardus dolāru. Pēc Harisona koncepcijas jums nevajadzētu visu laiku vai pat katru vasaru padarīt mākoņus gaišākus. Drīzāk tas tiktu darīts, kad koraļļiem draud izbalēšana, kas prasīs apmēram divas nedēļas iepriekšēju brīdinājumu, lai maksimāli atdzesētu ūdeni.

Unsplash / Stīvs Halama

Bet es domāju, ka šeit ir daži īsti nezināmie, vai ne? Harisons saka. Jo neviens šajā jomā nekad nav veicis nekādus lauka darbus.

Lai gan inženierija varētu būt salīdzinoši vienkārša, ir grūti zināt, cik labi darbotos jūras mākoņu izgaismošana, jo mākoņi ir patiešām sarežģīti. Ja paskatās pa logu lidmašīnā, jūs varat redzēt mākoņus ar visdažādākajām struktūrām, saka Bens Kravics no Indiānas universitātes, kurš strādā pie ģeoinženierijas modeļu simulāciju salīdzināšanas. Viņi pārvietojas. Dažas no tām ir pāris metrus, bet dažas ir desmitiem kilometru garas. Daži no tiem ir organizēti, daži nav. Būtībā jūs nevarat iekļaut visu šo uzvedību nevienā modelī.

Šo sarežģītību palielina telesavienojumi klimata sistēmā, tas ir, mākoņi vienā vietā ietekmē laika apstākļus citā vietā. Mēģinot atdzesēt lielas platības, šie liela attāluma efekti ir svarīgi. Tāpēc mani biedē doma par jūras mākoņu izgaismošanu, saka Entonijs Džonss, Ekseteras universitātes klimata zinātnieks. Telesavienojumi ir gandrīz neizbēgami, un, ja jūs varat ievērojami atdzesēt noteiktu apgabalu, jūs mainīsit klimatu un laikapstākļu reakciju.

Rēķināšanās ar ģeoinženieriju visos tās veidos nozīmē samierināties ar zaudējumiem.

Jaunāki klimata modeļi var sniegt labākus aprēķinus par to, cik efektīva varētu būt jūras mākoņu izgaismošana. Vansers no Marine Cloud Brightening Project saka, ka nākamais solis ir izveidot un pārbaudīt sprauslas jūras ūdens izsmidzināšanai. Taču ir bijis grūti piesaistīt finansējumu, jo projekts tiek uzskatīts par ģeoinženierijas eksperimentu, un cilvēki baidās no ģeoinženierijas. Es domāju, ka mēs runājām ar visām attiecīgajām valdības aģentūrām, kuras varētu to atbalstīt, un būtībā neviens nevēlas teikt: 'Mēs to darīsim kā mākoņa aerosola pamatzinātni,' viņa saka. Viņi saka: “Nē, kaķis ir izvilkts no maisa — tā ir ģeoinženierija. Mums būtu jāsaņem apstiprinājums.

Tātad mākoņu izgaismošana ir paņēmiens, kas varētu palīdzēt glābt jūras ekosistēmas, taču mēs nezinām, cik labi tas darbotos, un mēs nevaram to noskaidrot, jo ģeoinženierijas aizspriedumi apgrūtina pētniecības finansējuma saņemšanu. Par laimi, tā nav vienīgā iespēja mēģināt atdzesēt okeānus.

Unsplash / Tomass Pehams

Jūras aļģu meži

Koki uzsūc oglekļa dioksīdu, tāpēc jaunu mežu masu stādīšana ir ierosināta kā veids, kā samazināt oglekļa dioksīda koncentrāciju atmosfērā un tādējādi atdzesēt zemi. Bet ir pieejams tikai tik daudz zemes. Ievadiet okeāna apmežošanu — šo koncepciju 2012. gada rakstā ir izklāstījis Antuāns de Ramons N’Jērts no Klusā okeāna dienvidu daļas universitātes un kolēģi. Šim priekšlikumam par jūras aļģu kultivēšanu oglekļa noņemšanai ir vairāki soļi. Pirmkārt, jūraszālēm ir jāaug un tās jānovāc. Pēc tam to ievieto anaerobā bioreaktorā — lielā, bezskābekļa tvertnē, kas sadala organiskās vielas. Tas ražo biogāzi, kas ir aptuveni 60% metāna un 40% oglekļa dioksīda. Metānu var izmantot kā biodegvielu, savukārt oglekļa dioksīds ir jāuzglabā, lai tas nenonāktu atpakaļ atmosfērā. (Viena no idejām ir to uzglabāt caurulē, kas atrodas uz jūras dibena, lai gan to var arī ievadīt pazemē.) Šādas jūras aļģu izmantošanas priekšrocība ir tā, ka tās ātri aug un tām nav nepieciešama sausa zeme, tāpēc tas nekonkurēs ar pārtikas ražošanu vai mežiem.

N'Yeurt un viņa kolēģi pētnieki aprēķināja, ka, apmežojot 9% no pasaules okeāna virsmas un apstrādājot iegūto biodegvielu, varētu aizstāt fosilo kurināmo enerģiju, palielināt ilgtspējīgu zivju ražošanu un katru gadu no atmosfēras izvadīt 53 miljardus tonnu oglekļa dioksīda. Tā kā pašreizējās emisijas ir aptuveni 40 miljardi tonnu gadā, tas faktiski varētu nozīmēt CO2 līmeņa pazemināšanos kopumā.

Ātra okeāna apmežošanas ieviešana būtu darbs, kas būtu pēc kārtas, lai cilvēku nosēdinātu uz Mēness, taču tas būtu lētāks un, iespējams, daudz labāk atdevi no ieguldījumiem, raksta dokumenta autori. Taču šādi centieni prasa koordināciju no vairākām zinātnes un inženierijas jomām, lai pat izveidotu demonstrācijas projektus. Nav iestāžu, kas strādātu ar šāda veida holistisku pētniecību un attīstību.

No otras puses, tāpat kā mākoņu izgaismošanas gadījumā, okeāna apmežošanas pamattehnoloģija ir diezgan vienkārša. Tas prasa progresu tādās jomās kā zema enerģijas patēriņa metodes jūras aļģu audzēšanai un novākšanai, efektīva gāzu atdalīšana un oglekļa uztveršana un uzglabāšana — tas viss balstās uz lietām, kuras mēs jau zinām, kā rīkoties. ASV valdības Enerģētikas progresīvo pētniecības projektu aģentūrai ir 22 miljonu dolāru programma ar nosaukumu Mariner, kas ir makroaļģu izpētes akronīms, kas iedvesmo jaunus enerģijas resursus, lai izpētītu inovācijas, kas varētu iedarbināt jūras aļģu nozari.

Jūras aļģu audzēšanai var būt arī citas priekšrocības, piemēram, lauksaimniecības piesārņojuma attīrīšana. Mēslojuma notece no rūpnieciskās lauksaimniecības ielej slāpekli un fosforu okeānos. 2017. gada rakstā Nature Scientific Reports teikts, ka Ķīnas jūras aļģu rūpniecība jau katru gadu no piekrastes ūdeņiem atdala 75 000 tonnas slāpekļa un 9500 tonnas fosfora, un tikai par 150% vairāk jūras aļģu kultivēšanas varētu noņemt visu fosforu, kas ieplūst piekrastes ūdenī. vairāk būtu nepieciešams, lai tiktu galā ar lieko slāpekli.

Lai izmantotu šīs priekšrocības, mums būs nepieciešama labi izstrādāta sistēma, taču šobrīd nozare lielākoties nav regulēta. Kāpēc jūraszāles ir jāregulē? Pirmkārt, lai novērstu invazīvu sugu vai slimību izplatīšanos. Piemēram, bakteriāla slimība, ko sauc par ledus ledu, inficē sarkanās jūraszāles, ko sauc Kapafīks , pārvēršot savus zarus šausmīgi baltās lāstekās. Šī slimība Filipīnās izraisīja miljoniem ražas zaudējumus un pēc tam izplatījās uz saimniecībām Tanzānijā un Mozambikā.

Vēl viens izaicinājums ir panākt, lai jūras aļģu audzēšana būtu nepārprotama klimata politikas sastāvdaļa. Oglekļa piesaistītāja definīcija saskaņā ar ANO Vispārējo konvenciju par klimata pārmaiņām tika rakstīta kokiem. Tas neatbilst jūras aļģu profilam — ogleklis, ko tās izvelk, viegli sadalās un atkal izdalās. Protams, ir idejas par to, kā biomasu piesaistīt — nogremdēt to dziļjūrā vai zemūdens kanjonos. Taču pašreizējā ANO politika nozīmē, ka jūraszāles galvenokārt tiks kultivētas pārtikai, biodegvielai un citiem produktiem, nevis īpaši domājot par oglekļa sekvestrāciju.

Vēl viens šķērslis jūras aļģu izmantošanai oglekļa noņemšanai ir pašas klimata pārmaiņas, kas, piemēram, jau iznīcina dabiskos brūnaļģu mežus. Vienā zinātniskajā ziņojumā ir aprakstīti ežu neaugļi, kas apmetas tur, kur agrāk atradās brūnaļģu mežs; šīs silto ūdeņu sugas nopļauj visu, kas ir viņu ceļā. Acīmredzot viņi ir gandrīz imūni pret badu, un dažas sugas dzīvo vairāk nekā piecus gadu desmitus. Kad viņus izjūt bads, viņu žokļi un zobi faktiski palielinās, un tie veido frontes, kas maršē pāri jūras dibenam, meklējot pārtiku. Tie ir tikai viens piemērs tam, kā klimata pārmaiņas padara visu veidu lauksaimniecību sarežģītāku.

Ledāju bremzēšana

Okeāna sasilšana, protams, ne tikai izjauc ekosistēmas, bet arī paaugstinās jūras līmeni. Tie jau ir par 13 līdz 20 centimetriem (5 līdz 8 collām) augstāki nekā 1900. gadā. 20. gadsimtā lielāko daļu šī kāpuma izraisīja okeāna ūdeņu paplašināšanās, kļūstot siltākam, taču tagad ledāju un ledus segas kušanas sekas ir tālu pārsniegušas. termiska izplešanās. Tiek prognozēts, ka ledāju kušanas radītais pieaugums būs satriecošs — aptuveni metri gadsimtā.

Bet ko tad, ja mēs varētu izstrādāt īpašus ledājus, lai tie nekustētu? Džons Mūrs, glaciologs un Ķīnas ģeoinženierijas pētniecības programmas vadītājs, nesen to ir pētījis, un viņš kopā ar kolēģiem no Nature uzrakstīja komentāru, kurā izklāstīti daži veidi, kā to izdarīt.

Viens piemērs ir divi Antarktikas ledāji, kurus zinātnieki nervozi vēro: Pine Island un Thwaites. Zem tiem ieplūst silts okeāna ūdens. Tradicionālā gudrība saka, ka tas ir neapturams un neatgriezenisks pamatieža slīpuma un ģeometrijas dēļ. Taču Mūrs ierosina, ka mākslīgo salu celtniecība ledāju priekšā varētu tos nostiprināt, nospiežot ledu un aizturot to, kā to dara dabiskie ieži un salas.

Vēl viens paņēmiens būtu ūdens ieguve no ledājiem, lai tie neslīdētu okeānā. Ledāji atrodas uz subglaciālām strautiem vai plāniem ūdens slāņiem, taču šo strautu izžūšana var palēnināt to slīdēšanu jūrā.

Mūrs saka, ka viņš to uzskata par ļoti demokrātisku, egalitāru veidu, kā risināt jūras līmeņa celšanos: tā vietā, lai mēģinātu būvēt sienas ap visu pasaules piekrasti — kas patiesībā nozīmē, ka bagātās valstis to darīs vairāk nekā nabadzīgās valstis, protams, jūs varat tikt galā ar problēmu tās avotā, kur jums ir jārisina kaut kas simts kilometru mērogā, nevis desmitiem tūkstošu kilometru garas krasta līnijas. Viņš saka, ka pastāv inženiertehniskās zināšanas. Paskatieties uz tādām lietām kā Suecas kanāla celtniecība vai Honkongas jaunās lidostas celtniecība.

Kad mēs par to runājām ar glaciologiem, sākumā ir daudz šausmu, piebilst Mūrs. Skaidrs, ka daži cilvēki [Antarktīdā] būs jānovieto ar daudzām lietām. Tas noteikti sajauks vidi un ekoloģiju. Bet, ja salīdzina ledus segas sabrukšanas radītos bojājumus, tas ir nedaudz mazs.

Dzīvojot drupās

Mūra idejas pagaidām varētu būt tikai domu eksperiments, taču mums vajag vairāk domu eksperimentu. Rēķināšanās ar ģeoinženieriju visos tās veidos nozīmē samierināties ar zaudējumiem — izpētīt, ko nozīmē dzīvot drupās, antropoloģe Annas Tsingas izteicies. Ģeoinženierija ir šoks to cilvēku prātos, kuri šobrīd nejūtas tā, it kā viņi dzīvotu drupās, kuri vēl nav samierinājušies ar piedzīvotajiem zaudējumiem. Tomēr Pekinā, kur dzīvo Mūrs, tas ir savādāk, jo īpaši gaisa piesārņojuma dēļ. Viņš saka, ka nav nekādu noliegumu — ikviens var redzēt, ko mēs darām. Mēs esam radījuši šo putru; mums vajadzētu to noskaidrot. Jūs nevarat paļauties uz to, ka daba to darīs.

paslēpties