Naukowcy łatają chmury, aby ocalić Wielką Rafę Koralową

W Australii było upalne lato, a koralowce na Wielkiej Rafie Koralowej wykazują wczesne oznaki stresu. Władze zarządzające największym na świecie systemem raf koralowych spodziewają się kolejnego blaknięcia w nadchodzących tygodniach – jeśli tak się stanie, będzie to szósty raz od 1998, że gwałtowny wzrost temperatury wody zniszczył duże połacie koralowców, które zamieszkują niezliczone stworzenia morskie. zwierzęta. Trzy z tych przypadków blaknięcia, które sprawiają, że koralowce są bardziej podatne na choroby i śmierć, miały miejsce tylko w ciągu ostatnich sześciu lat. Kiedy koralowce doświadczają ekstremalnych i długotrwałego stresu cieplnego, wydalają glony żyjące w ich tkankach i stają się całkowicie białe. Może to mieć niszczycielski wpływ na tysiące gatunków ryb, krabów i innych gatunków morskich, których rafy koralowe są schronieniem i pożywieniem. Spowolnienie tempa wzrostu koralowców blaknięcie spowodowane ociepleniem oceanów, niektórzy naukowcy szukają rozwiązania w niebie. W szczególności patrzą na chmurę.
Chmury przynoszą nie tylko deszcz czy śnieg. W ciągu dnia chmury działają jak gigantyczne parasole, odbijając część światła słonecznego z Ziemi z powrotem w kosmos. Szczególnie ważne są morskie chmury stratocumulus: znajdują się na niskich wysokościach, są grube i pokrywają około 20 procent oceanu tropikalnego, ochładzając wodę poniżej. Dlatego naukowcy badają, czy można zmienić ich właściwości fizyczne, aby blokować więcej światła słonecznego. Na Wielkiej Rafie Koralowej istnieje nadzieja, że ​​kolonie koralowców otrzymają bardzo potrzebną pomoc pośród coraz częstsze fale upałów. Ale są też bardziej kontrowersyjne projekty mające na celu globalne ochłodzenie.
Pomysł stojący za tą koncepcją jest prosty: wystrzelić duże ilości aerozoli w chmury nad oceanem, aby zwiększyć ich współczynnik odbicia. Naukowcy od dziesięcioleci wiedzą, że cząsteczki w śladach zanieczyszczeń pozostawionych przez statki, które wyglądają jak ślady za samolotami, mogą oświetlać istniejące chmury. To dlatego, że te cząsteczki tworzą nasiona dla kropelek chmur;im więcej i mniejsze kropelki chmur, tym bielsza i lepsza zdolność chmury do odbijania światła słonecznego, zanim uderzy i ogrzeje Ziemię.
Oczywiście wystrzeliwanie aerozoli zanieczyszczeń w chmury nie jest właściwą technologią do rozwiązania problemu globalnego ocieplenia. Nieżyjący już brytyjski fizyk John Latham zaproponował w 1990 r. za darmo. Jego kolega Stephen Salter, emerytowany profesor inżynierii i projektowania na Uniwersytecie w Edynburgu, zasugerował następnie rozmieszczenie floty około 1500 zdalnie sterowanych łodzi, które pływałyby po oceanach, zasysając wodę i rozpylając drobną mgiełkę w chmury, aby stworzyć chmury jaśniejsze. Wraz ze wzrostem emisji gazów cieplarnianych rośnie również zainteresowanie niezwykłą propozycją Lathama i Saltera. Od 2006 roku para współpracuje z około 20 ekspertami z University of Washington, PARC i innych instytucji w ramach projektu Oceanic Cloud Brightening Project (MCBP). Zespół projektowy bada teraz, czy celowe dodanie soli morskiej do niskich, puszystych stratocumulusów nad oceanem miałoby wpływ na ochłodzenie planety.
Chmury wydają się być szczególnie podatne na rozjaśnianie wzdłuż zachodniego wybrzeża Ameryki Północnej i Południowej oraz środkowej i południowej Afryki, powiedziała Sarah Doherty, naukowiec zajmujący się atmosferą na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Seattle, która zarządza MCBP od 2018 r. Chmury Kropelki wody tworzą się naturalnie na oceanach, gdy wilgoć gromadzi się wokół ziaren soli, ale dodanie do nich odrobiny soli może zwiększyć siłę odbijania chmur. Rozjaśnienie dużego zachmurzenia nad tymi odpowiednimi obszarami o 5% może ochłodzić większą część świata, powiedział Doherty. Przynajmniej tak jest sugerują symulacje komputerowe. „Nasze badania terenowe nad wyrzucaniem cząstek soli morskiej w chmury na bardzo małą skalę pomogą lepiej zrozumieć kluczowe procesy fizyczne, które mogą prowadzić do ulepszonych modeli” – powiedziała. Eksperymenty prototypowego urządzenia na małą skalę miały rozpocząć się w 2016 roku w miejscu w pobliżu Monterey Bay w Kalifornii, ale zostały opóźnione z powodu braku funduszy i publicznego sprzeciwu wobec możliwego wpływu eksperymentu na środowisko.
„Nie testujemy bezpośrednio rozjaśniania się chmur oceanicznych w jakiejkolwiek skali, które wpływa na klimat” – powiedział Doherty. Jednak krytycy, w tym grupy ekologiczne i grupy rzeczników, takie jak Carnegie Climate Governance Initiative, obawiają się, że nawet mały eksperyment może nieumyślnie wpłynąć na globalną klimatu ze względu na jego złożoną naturę. ”Pomysł, że można to zrobić na skalę regionalną i na bardzo ograniczoną skalę, jest prawie błędny, ponieważ atmosfera i ocean importują ciepło z innych miejsc” – powiedział Ray Pierre Humbert, profesor fizyki na Uniwersytecie Oksfordzkim. Istnieją również wyzwania techniczne. Opracowanie opryskiwacza, który może niezawodnie rozjaśniać chmury, nie jest łatwym zadaniem, ponieważ woda morska ma tendencję do zatykania się w miarę gromadzenia się soli. Aby sprostać temu wyzwaniu, MCBP zwróciło się o pomoc do Armanda Neukermansa, wynalazca oryginalnej drukarki atramentowej, który pracował w firmach Hewlett-Packard i Xerox aż do przejścia na emeryturę. Dzięki wsparciu finansowemu Billa Gatesa i innych weteranów branży technologicznej Neukmans projektuje teraz dysze, które mogą wydmuchiwać kropelki słonej wody o odpowiednim rozmiarze (120 do 400 nanometrów) średnicy) do atmosfery.
Gdy zespół MCBP przygotowuje się do testów zewnętrznych, zespół australijskich naukowców zmodyfikował wczesny prototyp dyszy MCBP i przetestował go nad Wielką Rafą Koralową. Australia doświadczyła ocieplenia o 1,4°C od 1910 r., przekraczając średnią światową wynoszącą 1,1° C, a Wielka Rafa Koralowa straciła ponad połowę swoich koralowców z powodu ocieplenia oceanów.
Rozjaśniające się chmury mogą stanowić pewne wsparcie dla raf i ich mieszkańców. Aby to osiągnąć, oceanograf inżynieryjny z Southern Cross University Daniel Harrison i jego zespół wyposażyli statek badawczy w turbiny do wypompowywania wody z oceanu. Podobnie jak armatka śnieżna, turbina pobiera wodę i wyrzuca w powietrze biliony maleńkich kropelek przez 320 dysz. Kropelki wysychają w powietrzu, pozostawiając za sobą słoną solankę, która teoretycznie miesza się z niskopoziomowymi chmurami stratocumulus.
Eksperymenty zespołu w marcu 2020 i 2021 r. – kiedy koralowce są najbardziej narażone na blaknięcie pod koniec australijskiego lata – były zbyt małe, aby znacząco zmienić zachmurzenie. Mimo to Harrison był zaskoczony szybkością, z jaką słony dym unosił się w niebo. Jego zespół latał dronami wyposażonymi w przyrządy lidarowe na wysokości do 500 metrów, aby odwzorować ruch pióropuszu. W tym roku samolot pokona pozostałe kilka metrów, aby ocenić reakcję w chmurach powyżej 500 metrów.
Zespół użyje również próbników powietrza na drugim statku badawczym i stacjach pogodowych na rafach koralowych i na lądzie, aby zbadać, w jaki sposób cząsteczki i chmury naturalnie mieszają się, aby ulepszyć swoje modele. , może wpłynąć na ocean w pożądany i nieoczekiwany sposób” – powiedział Harrison.
Zgodnie z modelowaniem wykonanym przez zespół Harrisona, zmniejszenie światła nad rafą o około 6% obniżyłoby temperaturę raf na środkowym szelfie Wielkiej Rafy Koralowej o równowartość 0,6°C. rafy koralowe – Wielka Rafa Koralowa składa się z ponad 2900 pojedynczych raf rozciągających się na 2300 kilometrów średnicy – ​​będzie wyzwaniem logistycznym, powiedział Harrison, ponieważ wymagałoby to około 800 stacji opryskiwania działających przez miesiące przed spodziewanymi wysokimi falami. Wielka Rafa Koralowa jest tak duży, że można go zobaczyć z kosmosu, ale obejmuje tylko 0,07% powierzchni Ziemi. Harrison przyznał, że istnieje potencjalne ryzyko związane z tym nowym podejściem, które należy lepiej zrozumieć. Pojaśnianie chmur, które może zakłócać chmury lub zmieniać lokalne pogoda i opady są również poważnym problemem związanym z zasiewaniem chmur. Jest to technika polegająca na dodawaniu przez samoloty lub drony ładunków elektrycznych lub substancji chemicznych, takich jak jodek srebra, do chmur w celu wytworzenia deszczu. Zjednoczone Emiraty Arabskie i Chiny eksperymentowały z technologią radzenia sobie z ciepłem lub zanieczyszczenie powietrza. Jednak takie środki są bardzo kontrowersyjne – wielu uważa je za bardzo niebezpieczne. Zasiewanie i rozjaśnianie chmur należą do tak zwanych interwencji „geoinżynierii”. Krytycy twierdzą, że jest to zbyt ryzykowne lub odwraca uwagę od redukcji emisji.
W 2015 roku fizyk Pierrehumbert był współautorem raportu National Research Council na temat interwencji klimatycznej, ostrzegając przed kwestiami politycznymi i rządowymi. Jednak nowy raport akademii, opublikowany w marcu 2021 roku, zajął bardziej wspierające stanowisko w sprawie geoinżynierii i zalecił rządowi USA zainwestować 200 milionów dolarów w badania. Pierrehumbert z zadowoleniem przyjął badania nad rozjaśnianiem chmur oceanicznych, ale znalazł problemy ze sprzętem do opryskiwania opracowanym w ramach trwającego projektu badawczego. Powiedział, że technologia może wymknąć się spod kontroli. kontroli, to nie oni będą tymi, którzy będą podejmować decyzje”.Australijski rząd ostro krytykowany za bezczynność w walce z kryzysem klimatycznym i poleganie na energetyce węglowej widzi potencjał rozjaśnienia chmur oceanicznych. badania, rozwój technologii i testowanie ponad 30 interwencji, w tym rozjaśnianie chmur oceanicznych. Chociaż ogromne środki inwestycyjne, takie jak Yun Zengliang, nadal budzą kontrowersje. Grupy ekologiczne twierdzą, że może to stanowić zagrożenie dla środowiska i odwracać uwagę od wysiłków na rzecz ograniczenia emisji gazów cieplarnianych.
Ale nawet jeśli rozjaśnianie chmur okaże się skuteczne, Harrison nie uważa, że ​​będzie to długoterminowe rozwiązanie ratujące Wielką Rafę Koralową. skutki wszelkich rozjaśnień wkrótce zostaną przezwyciężone. Zamiast tego, argumentuje Harrison, celem jest kupienie czasu, podczas gdy kraje obniżają swoje emisje.
Osiągnięcie zerowej emisji netto do 2050 roku będzie wymagało innowacyjnych rozwiązań na skalę światową. W tej serii Wired, we współpracy z inicjatywą Rolex Forever Planet, przedstawia osoby i społeczności pracujące nad rozwiązaniem niektórych z naszych najpilniejszych wyzwań środowiskowych. partnerstwo z firmą Rolex, ale wszystkie treści są redakcyjne. dowiedz się więcej.