Beviltiškos lenktynės atvėsinti vandenyną, kol dar ne vėlu

Holly Jean Buck yra UCLA Aplinkos ir tvarumo instituto bendradarbė. Tai adaptuota ištrauka iš būsimos jos knygos Po geoinžinerijos: klimato tragedija, remontas ir atkūrimas (2019 m. rugsėjis, „Verso Books“).

Autorius

• Holly Jean Buck archyvo puslapis

2019 m. balandžio 23 d

Unsplash / Scott Webb

Koraliniai rifai balindami kvepia pūvančia mėsa. Spalvų – geltonos, violetinės, rausvos spalvos – šėlsmas išblunka į vaiduokliškai baltą, kai koralų mėsa tampa permatoma ir nukrenta, o jų skeletai apačioje lieka neryškūs nuo į voratinklį panašių dumblių.

Koralai gyvena simbiozėje su tam tikro tipo dumbliais. Dienos metu dumbliai fotosintezuoja ir perduoda maistą koralų šeimininkui. Naktį koralų polipai išplečia savo čiuptuvus ir gaudo praeinantį maistą. Tik 1 °C vandenyno atšilimas gali nutraukti šį koralų ir dumblių ryšį. Stresą patiriantys koralai išvaro dumblius, o po pasikartojančių ar užsitęsusių tokio balinimo epizodų jie gali mirti nuo karščio streso, badauti, dumbliams jų nemaitinant, arba tapti imlesni ligoms.

Ši istorija buvo mūsų 2019 m. gegužės mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Australijos Didysis barjerinis rifas – iš tikrųjų 2 300 kilometrų (1 400 mylių) sistema, sudaryta iš beveik 3 000 atskirų rifų – per pastaruosius kelerius metus patyrė didelį balinimą. Australų okeanografas Danielis Harrisonas, nagrinėjantis, ką būtų galima padaryti, kad Didžiajam barjeriniam rifui būtų skirta daugiau laiko, sako, kad padėtis darosi baisi. Sekliųjų vandenų koralų dangos gali būti likę tik 25 % iki antropogeninių laikų. Mes tikrai nežinome, nes niekas nepradėjo tyrinėti iki 1985 m., sako jis. Koraliniuose rifuose yra mažiau nei 1% vandenyno ir 25% visos jūros gyvybės. Mes norime, kad visa tai prarastume gana greitai, evoliucine prasme. Žmogaus gyvenimo terminais.

Koraliniai rifai – tai ne tik spalvingos žuvys ir egzotiškos rūšys. Rifai saugo pakrantes nuo audrų; be jų kai kurias Ramiojo vandenyno salas pasiekiančios bangos būtų dvigubai aukštesnės. Daugiau nei 500 milijonų žmonių maisto ir pragyvenimo šaltiniai priklauso nuo rifų ekosistemų. Net jei po šimtmečio ar dviejų temperatūros kilimas ilgainiui stabilizuosis ties 1,5 °C, nėra žinoma, kaip gerai koralinių rifų ekosistemos išgyvens laikiną aukštesnę temperatūrą.

Koralai yra kaip kanarėlė anglių kasykloje.

Koralai yra kaip kanarėlė anglies kasykloje, sako Harrisonas: jie labai jautrūs temperatūrai. Tikrai manau, kad tai tik būsimų dalykų pranašas. Žinote, koralų ekosistema gali žlugti pirmiausia, bet manau, kad po jos gali atsirasti dar keletas ekosistemų. Gyvybė yra labai atspari, bet ekosistemos, kokios mes jas žinome, nėra.

Arkties ekosistemoms, kalnų ledynams ir sekvojų miškams Kalifornijoje taip pat kyla didelis pavojus dėl net nedidelių vidutinės pasaulinės temperatūros pokyčių. Taip pat ir rūšys, kurios negali greitai judėti ir rasti kitos tinkamos nišos. Tai dalykai, kurie jau gyvena kraštutiniuose skalės kraštuose ir negali pajudėti, tiesa? sako Harrisonas. Taigi koraliniai rifai – žinote, jie jau įstrigo šilčiausiuose vandenyse. Jei jiems ten per karšta, tada a) jie negali pajudėti ir b) vis tiek neturi kur eiti. Ir tas pats su itin šaltomis ekosistemomis. Ir tas pats su raudonmedžio miškais. Medžiai negali pakilti ir judėti pakankamai greitai, kad neatsiliktų nuo klimato kaitos.

Druskos purkštuvas

Harrisono darbo grupė subūrė komandas, kad išnagrinėtų įvairias idėjas, kurios galėtų padėti rifui išlikti gyvam. Pavyzdžiui, vandenynas yra pilnas vėsesnio vandens mažesniame gylyje. Jie svarstė, ar galėtų tiesiog pumpuoti dalį to vandens į viršų, bet suprato, kad būtų neįmanoma perkelti pakankamai vandens, kad atvėstų visas rifas.

Vietoj to tyrėjai rėmėsi jūrų debesų šviesinimo idėja – saulės geoinžinerijos forma, nes ji padidina planetos atspindį. Išpurškus mažas druskos daleles iš jūros vandens į žemą debesų sluoksnį, dengiantį didelę vandenyno paviršiaus dalį, susidarytų debesų mikrolašeliai. Dėl šių lašelių debesys daugiau atspindėtų saulės šviesą ir galėtų ilgiau išsilaikyti, vėsindami vietovę. Harrisono komanda iki šiol modeliavo, kad taikant šį metodą būtų įmanoma atvėsinti vandenį 0,5–1 °C.

Jūrų debesų šviesinimo projektas, tarptautinis bendradarbiavimas, kuriam vadovauja atmosferos mokslininkas Robertas Woodas ir kolegos iš Vašingtono universiteto, mano, kad tai gali būti keičiamas metodas. Kelly Wanser, vyresnioji projekto patarėja, aprašo kitus būdus, kaip mokslininkai galvoja apie koralų palaikymą, pavyzdžiui, genetiškai modifikuoti ar veisti juos, kad jie atlaikytų šiltesnius vandenis, arba tvirtų koralų perkėlimas į naujas sritis ir persodinimas. Tačiau, anot jos, problemos mastas tarsi sustiprina Uolinius kalnus. Tai masyvi.

Priešingai, šviesinti jūros debesis yra gana paprasta. Iš esmės tai apima įrenginių, skirtų jūros vandeniui purkšti, kūrimą. Žinoma, reikia įveikti tam tikrus techninius iššūkius, tačiau pagrindinis procesas, kai tik paimamas jūros vanduo ir jį filtruojamas, o tada išpurškiamas submikrono dydžiu, nėra toks sudėtingas, sako Harrisonas. Jo modeliavimo rezultatai rodo, kad jūroje, prie pat kontinentinio šelfo krašto, tikriausiai reikės stočių – plūduriuojančių platformų ar laivų, kurie išpuršktų daleles į orą. Visas projektas gali kainuoti nuo 150 iki 300 milijonų dolerių per metus. Brangus, bet tada rifas kasmet Australijos ekonomikai atneša apie 6 mlrd. Harrisono koncepcijoje jums nereikėtų šviesti debesų visą laiką ar net kiekvieną vasarą. Atvirkščiai, tai būtų daroma tada, kai koralams gresia išblukimas, dėl kurio prireiktų maždaug dviejų savaičių išankstinio įspėjimo, kad vanduo atvėstų maksimaliai.

Unsplash / Steve Halama

Bet, turiu galvoje, čia yra tikrų nežinomųjų, tiesa? Harrisonas sako. Nes niekas niekada nedirbo šioje srityje.

Nors inžinerija gali būti gana paprasta, sunku žinoti, kaip gerai veiktų jūrų debesų šviesinimas, nes debesys yra tikrai sudėtingi. Jei žiūrite pro langą lėktuve, galite pamatyti debesis su įvairiausiomis struktūromis, sako Benas Kravitzas iš Indianos universiteto, kuris lygina geoinžinerijos modelių modeliavimą. Jie juda. Kai kurių jų skersmuo siekia keliasdešimt metrų, kai kurių – keliasdešimt kilometrų. Dalis jų organizuota, dalis ne. Iš esmės viso tokio elgesio negalite pritaikyti jokiam modeliui.

Prie šio sudėtingumo prisideda teleryšiai klimato sistemoje – tai yra, debesys vienoje vietoje veikia orą kitoje vietoje. Kai bandote vėsinti didelius plotus, šie tolimojo atstumo efektai yra svarbūs. Štai kodėl mane gąsdina mintis apie jūrų debesų šviesinimą, sako Anthony Jonesas, Ekseterio universiteto klimato mokslininkas. Teleryšiai yra beveik neišvengiami, o jei galite žymiai atvėsinti tam tikrą vietą, pakeisite klimatą ir oro reakciją.

Atsiskaityti su visomis geoinžinerijos formomis reiškia susitaikyti su nuostoliais.

Naujesni klimato modeliai gali padėti geriau įvertinti, koks efektyvus galėtų būti jūrų debesų šviesinimas. Wanseris iš Jūrų debesų šviesinimo projekto teigia, kad kitas žingsnis yra sukurti ir išbandyti jūros vandens purškimo antgalius. Tačiau buvo sunku surinkti finansavimą, nes projektas vertinamas kaip geoinžinerinis eksperimentas, o žmonės bijo geoinžinerijos. Manau, kad kalbėjomės su visomis atitinkamomis vyriausybinėmis agentūromis, kurios galėtų tai paremti, ir iš esmės niekas nenori pasakyti: „Mes tai padarysime kaip pagrindinį debesų aerozolio mokslą“, - sako ji. Jie sako: „Ne, katė ištraukta iš maišo – tai geoinžinerija“. Turėtume gauti patvirtinimą.

Taigi debesų šviesinimas yra metodas, kuris gali padėti išsaugoti jūrų ekosistemas, bet nežinome, kaip gerai tai veiktų, ir negalime išsiaiškinti, nes dėl geoinžinerijos stigmos sunku gauti finansavimą tyrimams. Laimei, tai nėra vienintelė galimybė bandyti atvėsinti vandenynus.

Unsplash / Thomas Peham

Jūros dumblių miškai

Medžiai sugeria anglies dioksidą, todėl buvo pasiūlyta sodinti naujų miškų mases kaip būdas sumažinti anglies dioksido koncentraciją atmosferoje ir taip atvėsinti žemę. Tačiau laisvos žemės yra tik tiek. Įveskite vandenyno apželdinimą mišku – šią koncepciją 2012 m. aprašė Antoine'as de Ramonas N'Yeurtas iš Pietų Ramiojo vandenyno universiteto ir jo kolegos. Šis pasiūlymas dėl jūros dumblių auginimo anglies šalinimui susideda iš kelių žingsnių. Pirma, jūros dumbliai turi užaugti ir nuimti. Tada jis dedamas į anaerobinį pūdytuvą – didelę, be deguonies talpą, kuri skaido organines medžiagas. Tai gamina biodujas, kurios sudaro apie 60 % metano ir 40 % anglies dioksido. Metanas gali būti naudojamas kaip biokuras, o anglies dioksidas turi būti saugomas, kad jis nepatektų į atmosferą. (Viena iš idėjų yra laikyti jį vamzdyje, kuris būtų ant jūros dugno, nors jis taip pat gali būti įpurškiamas po žeme.) Tokiu būdu naudojant jūros dumblius, privalumas yra tai, kad jie greitai auga ir nereikalauja sausos žemės, todėl ji nekonkuruos su maisto gamyba ar miškais.

N'Yeurtas ir jo kolegos tyrinėtojai apskaičiavo, kad apsodinus 9% pasaulio vandenyno paviršiaus mišku ir apdorojant gaunamą biokurą, būtų galima pakeisti iškastinio kuro energiją, padidinti tvarią žuvų gamybą ir kasmet iš atmosferos pašalinti 53 milijardus tonų anglies dioksido. Esant dabartiniam išmetamųjų teršalų kiekiui apie 40 milijardų tonų per metus, tai iš tikrųjų gali reikšti, kad bendras CO2 lygis bus sumažintas.

Skubus vandenyno apželdinimo įgyvendinimas būtų pastangos pasodinti žmogų į Mėnulį, tačiau tai būtų pigesnė ir greičiausiai daug geresnė investicijų grąža, rašo straipsnio autoriai. Tačiau tokios pastangos reikalauja koordinavimo iš kelių mokslo ir inžinerijos sričių, kad būtų galima net sukurti demonstracinius projektus. Nėra institucijų, kurios dirbtų su tokiais holistiniais tyrimais ir plėtra.

Kita vertus, kaip ir debesų šviesinimo atveju, pagrindinė vandenyno apželdinimo mišku technologija yra gana paprasta. Tam reikia pažangos tokiose srityse kaip mažai energijos sunaudojantys jūros dumblių auginimo ir derliaus nuėmimo būdai, efektyvus dujų atskyrimas, anglies dioksido surinkimas ir saugojimas – visa tai grindžiama tai, ką jau žinome. JAV vyriausybės Energetikos pažangių tyrimų projektų agentūra turi 22 mln. USD programą „Mariner“, kuri yra makrodumblių tyrimų santrumpa, įkvepianti naujus energijos išteklius, skirta naujovėms, kurios galėtų paskatinti jūros dumblių pramonę, tyrinėti.

Jūros dumblių auginimas taip pat gali turėti kitų privalumų, pavyzdžiui, pašalinti žemės ūkio taršą. Trąšų nuotėkis iš pramoninio žemės ūkio išpila azotą ir fosforą į vandenynus. 2017 m. žurnale „Nature Scientific Reports“ teigiama, kad Kinijos jūros dumblių pramonė jau kasmet iš pakrančių vandenų pašalina 75 000 tonų azoto ir 9 500 tonų fosforo ir kad tik 150 % daugiau jūros dumblių auginimo galėtų pašalinti visą fosforą, įtekantį į Kinijos pakrantės vandenį. daugiau reikėtų susidoroti su azoto pertekliumi.

Kad gautume šiuos privalumus, mums reikės gerai suplanuotos sistemos, tačiau šiuo metu pramonė dažniausiai nereglamentuojama. Kodėl jūros dumblius reikia reguliuoti? Viena vertus, užkirsti kelią invazinių rūšių ar ligų plitimui. Pavyzdžiui, bakterinė liga, vadinama ledu, užkrečia raudonuosius jūros dumblius, vadinamus Kapafikas , paversdamas savo šakas klaikiai baltais varvekliais. Liga sukėlė milijonų nuostolių Filipinuose ir išplito į Tanzanijos ir Mozambiko ūkius.

Kitas iššūkis – kaip jūros dumblių auginimą paversti aiškia klimato politikos dalimi. Anglies absorbento apibrėžimas pagal JT bendrąją klimato kaitos konvenciją buvo parašytas medžiams. Tai ne visai tinka jūros dumblių profiliui – jų ištraukiama anglis lengvai suyra ir vėl išsiskiria. Žinoma, yra idėjų, kaip sekvestruoti biomasę – nuskandinti ją giluminėje jūroje arba povandeniniuose kanjonuose. Tačiau dabartinė JT politika reiškia, kad jūros dumbliai pirmiausia bus auginami maistui, biokurui ir kitiems produktams, o ne anglies sekvestracijai.

Dar viena kliūtis naudoti jūros dumblius anglies šalinimui yra pati klimato kaita, kuri, pavyzdžiui, jau naikina natūralius rudadumblių miškus. Vienoje mokslinėje ataskaitoje aprašomi ežių nevaisingi augalai, kurie įsikuria ten, kur anksčiau buvo rudadumblių miškas; šios šilto vandens rūšys pjauna viską, kas jų kelyje. Matyt, jie yra beveik atsparūs badui, o kai kurios rūšys gyvena daugiau nei penkis dešimtmečius. Kai jie patiria stresą dėl bado, jų žandikauliai ir dantys iš tikrųjų padidėja, ir jie sudaro frontus, kurie žygiuoja jūros dugnu ieškodami maisto. Tai tik vienas pavyzdys, kaip klimato kaita apsunkina visų rūšių žemės ūkį.

Stabdyti ledynus

Vandenynų atšilimas, be abejo, sutrikdys ekosistemas, padidins jūros lygį. Jie jau yra 13–20 centimetrų (5–8 colių) aukštesni nei 1900 m. XX amžiuje didžiąją dalį šio pakilimo sukėlė vandenynų vandenys, plečiantis šiltėjant, tačiau dabar tirpstančių ledynų ir ledo sluoksnių padariniai jau gerokai aplenkiami. šiluminis plėtimasis. Numatoma, kad tirpstančių ledynų kilimas bus stulbinantis – maždaug metrais per šimtmetį.

Bet kas, jei galėtume sukurti konkrečius ledynus, kad jie neištirptų? Johnas Moore'as, ledynų specialistas ir Kinijos geoinžinerijos tyrimų programos vadovas, neseniai nagrinėjo tai ir parašė komentarą su kolegomis iš Nature, kuriame aprašomi keli būdai tai padaryti.

Vienas iš pavyzdžių yra susijęs su dviem Antarkties ledynais, kuriuos mokslininkai stebi nervingai: Pine Island ir Thwaites. Po jais patenka šiltas vandenyno vanduo. Įprasta išmintis sako, kad tai nesustabdoma ir negrįžtama dėl pamatinės uolienos nuolydžio ir geometrijos. Tačiau Moore'as teigia, kad dirbtinių salų statymas prieš ledynus galėtų juos sustiprinti, prispausti ledą ir sulaikyti jį taip, kaip tai daro natūralios uolos ir salos.

Kitas būdas būtų ištraukti vandenį iš po ledynų, kad jie nenuslystų į vandenyną. Ledynai sėdi ant poledyninių upelių arba plonų vandens sluoksnių, tačiau šių upelių džiovinimas gali sulėtinti jų slinkimą į jūrą.

Moore'as sako, kad tai labai demokratiškas, egalitarinis būdas spręsti jūros lygio kilimo problemą: užuot bandęs statyti sienas aplink visą pasaulio pakrantę, o tai iš tikrųjų reiškia, kad turtingos šalys tai darys daugiau nei neturtingos šalys, žinoma, galite išspręsti problemą prie jos šaltinio, kur turite spręsti šimto kilometrų skalę, o ne dešimtis tūkstančių kilometrų pakrantės. Jis sako, kad yra inžinerinių žinių – pažiūrėkite į tokius dalykus kaip Sueco kanalo statyba ar naujo Honkongo oro uosto statyba.

Kai apie tai kalbėjome su glaciologais, iš pradžių kyla daug siaubo, priduria Moore'as. Akivaizdu, kad kai kuriuos žmones [Antarktidoje] teks apgyvendinti su daugybe daiktų. Tai tikrai pakenks aplinkai ir ekologijai. Bet jei palyginsite žalą dėl ledo sluoksnio griūties, tai yra šiek tiek nykštukė.

Gyvena griuvėsiuose

Moore'o idėjos kol kas gali būti tik minties eksperimentas, bet mums reikia daugiau minties eksperimentų. Atsiskaityti su visomis geoinžinerijos formomis reiškia susitaikyti su praradimu – tyrinėti, ką reiškia gyventi griuvėsiuose, antropologės Annos Tsing fraze. Geoinžinerija šokiruoja žmones, kurie šiuo metu nesijaučia lyg gyventų griuvėsiuose, kurie dar nesusitaikė su patiriamais nuostoliais. Tačiau Pekine, kur gyvena Moore'as, viskas kitaip, ypač dėl oro taršos. Nėra jokio neigimo – visi mato, ką mes darome, sako jis. Mes padarėme šią netvarką; turėtume tai išsiaiškinti. Jūs negalite pasikliauti gamta.

paslėpti