Det desperate kapløb om at afkøle havet, før det er for sent

Holly Jean Buck er fellow ved UCLA's Institute of the Environment and Sustainability. Dette er et tilpasset uddrag fra hendes kommende bog Efter Geoengineering: Klimatragedie, reparation og genopretning (september 2019, Verso Books).

Ved

• Holly Jean Buck arkiv side

23. april 2019

Unsplash / Scott Webb

Koralrev lugter af rådnende kød, når de bleges. Farvernes uroligheder – gul, violet, cerulean – falmer til spøgelsesagtig hvid, da korallernes kød bliver gennemskinnelig og falder af og efterlader deres skeletter nedenunder uklare med spindelvævslignende alger.

Koraller lever i symbiose med en type alger. I løbet af dagen fotosyntetiserer algerne og sender føde til koralværten. I løbet af natten forlænger koralpolypperne deres tentakler og fanger forbipasserende føde. Kun 1 °C havopvarmning kan nedbryde dette koral-alge forhold. De stressede koraller driver algerne ud, og efter gentagne eller længerevarende episoder med en sådan blegning kan de dø af varmestress, sulte uden at algerne fodrer dem eller blive mere modtagelige for sygdom.

Denne historie var en del af vores maj 2019-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Australiens Great Barrier Reef - faktisk et 2.300 kilometer (1.400 mil) system, der består af næsten 3.000 separate rev - har været udsat for alvorlig blegning i de sidste par år. Daniel Harrison, en australsk oceanograf, der ser på, hvad der kan gøres for at købe mere tid til Great Barrier Reef, siger, at situationen bliver alvorlig. Der kan være så lidt som 25% af lavvandede koraller tilbage fra præ-antropogene tider. Vi ved det ikke rigtigt, for ingen begyndte at opmåle før 1985, fortæller han. Du har mindre end 1 % af havet i koralrev og 25 % af alt havliv. Vi ser på at miste alt det virkelig ret hurtigt, i evolutionære termer. I menneskelig levetid.

Koralrev handler ikke kun om farverige fisk og eksotiske arter. Rev beskytter kyster mod storme; uden dem ville bølger, der når nogle stillehavsøer, være dobbelt så høje. Over 500 millioner mennesker er afhængige af revøkosystemer for mad og levebrød. Selvom temperaturstigningen til sidst stabiliserer sig på 1,5 °C et århundrede eller to fra nu, vides det ikke, hvor godt koralrevs økosystemer vil overleve et midlertidigt overskridelse til højere temperaturer.

Korallerne er som kanariefuglen i kulminen.

Korallerne er som kanariefuglen i kulminen, siger Harrison: De er meget temperaturfølsomme. Jeg tror virkelig, at det bare er en varsel om, hvad der kommer. Du ved, koraløkosystemet kan kollapse først, men jeg tror, ​​der kan være en del flere økosystemer, der vil følge det. Livet er meget modstandsdygtigt, men økosystemer, som vi kender dem, er det ikke.

Arktiske økosystemer, bjerggletsjere og redwood-skovene i Californien er også i høj risiko fra selv små ændringer i den globale middeltemperatur. Det samme er arter, der ikke kan bevæge sig hurtigt og finde en anden passende niche. Det er de ting, der allerede lever i den slags ekstreme ender af skalaen, og som ikke kan flytte sig, vel? siger Harrison. Så koralrev - du ved, de sidder fast i allerede nogle af de varmeste farvande. Hvis det bliver for varmt for dem der, så a) kan de ikke bevæge sig, og b) de har alligevel ingen steder at tage hen. Og det samme med de ekstremt kolde økosystemer. Og det samme med redwood-skovene. Træer kan ikke rejse sig og bevæge sig hurtigt nok til at følge med klimaændringerne.

Saltsprøjten

Harrisons arbejdsgruppe dannede hold for at se på forskellige ideer, der kunne hjælpe revet med at holde sig i live. For eksempel er havet fyldt med køligere vand på lavere dybder. De spekulerede på, om de bare kunne pumpe noget af det vand opad, men indså, at det ville være umuligt at flytte nok vand til at køle hele revet.

I stedet forsvandt forskerne ideen om, at marine skyer lysere - en form for solar geoengineering, idet det øger planetens reflektivitet. Sprøjtning af bittesmå saltpartikler fra havvand op i det lave lag af skyer, der dækker meget af havets overflade, ville danne mikrodråber i skyer. Disse dråber ville få skyerne til at reflektere mere sollys og kunne også få dem til at holde længere og afkøle området. Den modellering, Harrisons team har lavet indtil videre, tyder på, at med denne metode kan det være muligt at afkøle vandet med mellem 0,5 og 1 °C.

Marine Cloud Brightening Project, et internationalt samarbejde ledet af atmosfærisk videnskabsmand Robert Wood og kolleger ved University of Washington, mener, at dette kunne være en skalerbar tilgang. Kelly Wanser, en seniorrådgiver for projektet, beskriver andre måder, forskere tænker på at opretholde koraller på, såsom at genetisk modificere eller opdrætte dem til at modstå varmere vand eller flytte robuste koraller ind i nye områder og genplante dem. Men, siger hun, problemets omfang er som at forstærke Rocky Mountains. Det er massivt.

Derimod er det relativt simpelt at lysne marine skyer. I det væsentlige indebærer det at bygge enheder til at sprøjte havvand. Der er bestemt nogle tekniske udfordringer, der skal overvindes, men den grundlæggende proces med bare at tage havvand og filtrere det og derefter sprøjte det ud i submikronstørrelse er ikke så svært, siger Harrison. Hans modelleringsresultater tyder på, at der sandsynligvis skulle være nogle stationer et stykke ude på havet, lige ved kanten af ​​kontinentalsoklen - flydende platforme eller skibe, der ville sprøjte partikler op i luften. Hele projektet kan koste $150 til $300 millioner om året. Dyrt, men så indbringer revet anslået 6 milliarder dollars hvert år til den australske økonomi. I Harrisons undfangelse behøvede du ikke at gøre skyerne lysere hele tiden, eller endda hver sommer. Det ville snarere blive gjort, når korallen var i fare for at blive blegning, hvilket ville kræve omkring to ugers forvarsel for at køle vandet ned til det maksimale omfang.

Unsplash / Steve Halama

Men jeg mener, der er nogle virkelige ukendte her, ikke? siger Harrison. Fordi ingen har nogensinde lavet noget feltarbejde på dette.

Selvom teknikken kan være relativt enkel, er det svært at vide, hvor godt marin skylysning ville fungere, fordi skyer er virkelig komplekse. Hvis du kigger ud af vinduet på et fly, kan du se skyer med alle mulige forskellige strukturer, siger Ben Kravitz fra Indiana University, der arbejder med at sammenligne geoengineering-modelsimuleringer. De flytter. Nogle af dem er et par meter på tværs, nogle af dem er ti kilometer på tværs. Nogle af dem er organiserede, andre er ikke. Dybest set kan du ikke passe al den adfærd i nogen enkelt model.

Til denne kompleksitet tilføjer teleforbindelser i klimasystemet - det vil sige, at skyer ét sted påvirker vejret et andet sted. Når du forsøger at afkøle store områder, er disse langdistanceeffekter relevante. Det er derfor, det skræmmer mig, tanken om at gøre marine skyer lysere, siger Anthony Jones, en klimaforsker ved University of Exeter. Teleforbindelserne er næsten uundgåelige, og hvis du kan køle et bestemt område markant, kommer du til at ændre klimaet og vejrresponsen.

At regne med geoengineering i alle dens former betyder at komme overens med tab.

Nyere klimamodeller kan give bedre skøn over, hvor effektiv marin skyoplysning kunne være. Wanser fra Marine Cloud Brightening Project siger, at næste skridt er at bygge og teste dyser til sprøjtning af havvand. Men det har været svært at skaffe finansiering, fordi projektet ses som et geoengineering-eksperiment, og folk er bange for geoengineering. Jeg tror, ​​vi har talt med alle de relevante offentlige myndigheder, der kunne støtte dette, og i bund og grund er der ingen, der er villig til at sige 'Vi vil bare gøre det som cloud-aerosol-grundvidenskaben', siger hun. De siger: 'Nej, katten er ude af sækken - det her er geoengineering. Vi skulle have godkendelse.'

Så skylys er en teknik, der kan hjælpe med at redde marine økosystemer, men vi ved ikke, hvor godt det ville fungere, og vi kan ikke finde ud af det, fordi stigmatiseringen af ​​geoengineering gør det svært at få forskningsfinansiering. Heldigvis er det ikke den eneste mulighed for at forsøge at afkøle havene.

Unsplash / Thomas Peham

Tangskovene

Træer suger kuldioxid op, og derfor er plantning af masser af nye skove blevet foreslået som en måde at sænke kuldioxidkoncentrationerne i atmosfæren og derved afkøle jorden. Men der er kun så meget jord til rådighed. Enter ocean skovrejsning, et koncept skitseret i et papir fra 2012 af Antoine de Ramon N'Yeurt fra University of the South Pacific og kolleger. Dette forslag til dyrkning af tang til kulstoffjernelse har flere trin. Først skal tangen vokse og høstes. Derefter sættes den i en anaerob rådnetank - en stor, iltfri tank, der nedbryder det organiske materiale. Det producerer biogas, som er omkring 60 % metan og 40 % kuldioxid. Metanen kan bruges som biobrændstof, mens kuldioxiden skal opbevares for at forhindre, at den kommer tilbage i atmosfæren. (En idé er at opbevare det inde i et rør, der ville hvile på havbunden, selvom det også kunne sprøjtes ind under jorden.) Fordelen ved at bruge tang på denne måde er, at det er hurtigtvoksende og ikke kræver tørt land, så det vil ikke konkurrere med fødevareproduktion eller skove.

N'Yeurt og hans medforskere beregnede, at skovning af 9% af verdens havoverflade og forarbejdning af de resulterende biobrændstoffer kunne erstatte fossil energi, øge bæredygtig fiskeproduktion og fjerne 53 milliarder tons kuldioxid fra atmosfæren hvert år. Med de nuværende emissioner på omkring 40 milliarder tons om året, kan det betyde, at CO2-niveauet generelt sænkes.

Hurtig implementering af Ocean Skovrejsning ville være en indsats i størrelsesordenen at sætte en mand på månen, men både billigere og sandsynligvis et meget bedre investeringsafkast, skrev avisens forfattere. Men en sådan indsats kræver koordinering fra flere videnskabelige og ingeniørmæssige områder for endda at danne demonstrationsprojekter. Der er ikke institutioner, der arbejder med denne form for holistisk forskning og udvikling.

På den anden side er den grundlæggende teknologi for skovrejsning i havet ret enkel, ligesom med skyoplysning. Det kræver fremskridt inden for ting som lavenergiteknikker til dyrkning og høst af tang, effektiv gasseparering og kulstofopsamling og -lagring – alt sammen bygger på ting, vi allerede ved, hvordan man gør. Den amerikanske regerings Advanced Research Projects Agency for Energy har et program på 22 millioner dollars kaldet Mariner, et akronym for makroalgeforskning, der inspirerer nye energiressourcer, for at udforske innovationer, der kan kickstarte en tangindustri.

Dyrkning af tang kan også have andre fordele, såsom at rydde op i landbrugets forurening. Afstrømning af gødning fra industrielt landbrug hælder nitrogen og fosfor ud i havene. Et papir fra 2017 i Nature Scientific Reports sagde, at Kinas tangindustri allerede fjerner 75.000 tons nitrogen og 9.500 tons fosfor fra kystvande hvert år - og at kun 150 % mere tangdyrkning kunne fjerne al den fosfor, der strømmer ind i kinesisk kystvand. mere ville være nødvendigt for at håndtere det overskydende nitrogen.

For at udnytte disse fordele har vi brug for et veldesignet system, men lige nu er industrien for det meste ureguleret. Hvorfor skal tang reguleres? For det første for at forhindre spredning af invasive arter eller sygdomme. For eksempel inficerer en bakteriel sygdom kaldet ice-ice en rød tang kaldet Kappaphycus , forvandler dens grene til uhyggelige hvide istapper. Sygdommen forårsagede millioner i afgrødetab i Filippinerne og spredte sig derefter til gårde i Tanzania og Mozambique.

En anden udfordring er, hvordan man gør tangopdræt til en eksplicit del af klimapolitikken. Definitionen af ​​en kulstofdræn under FN's rammekonvention om klimaændringer blev skrevet for træer. Det passer ikke helt til profilen for tang - kulstoffet, de trækker ned, nedbrydes let og frigives igen. Selvfølgelig er der ideer om, hvordan man kan binde biomassen – synke den i dybhavet eller i ubådskløfter. Men den nuværende FN-politik betyder, at tang primært vil blive dyrket til fødevarer, biobrændstoffer og andre produkter, snarere end med udtrykkeligt kulstofbinding i tankerne.

Endnu en hindring for at bruge tang til kulstoffjernelse er selve klimaforandringerne, som f.eks. allerede ødelægger naturlige tangskove. En videnskabelig rapport beskriver de barberne, der slår sig ned, hvor tangskov plejede at være; disse varmtvandsarter slår alt på deres vej ned. Tilsyneladende er de næsten immune over for sult, og nogle arter lever i over fem årtier. Når de er stressede af sult, forstørres deres kæber og tænder faktisk, og de danner fronter, der marcherer hen over havbunden på jagt efter føde. De er blot et eksempel på, hvordan klimaændringer gør alle former for landbrug vanskeligere.

Sætter bremserne på gletsjere

Udover at forstyrre økosystemerne, vil havets opvarmning naturligvis hæve havniveauet. De er allerede 13 til 20 centimeter (5 til 8 tommer) højere end i 1900. I det 20. århundrede kom det meste af denne stigning fra havvand, der udvidede sig, efterhånden som de blev varmere, men nu er virkningerne af smeltende gletsjere og iskapper langt overhalet varmeudvidelse. Stigningen produceret af smeltende gletsjere forventes at være svimlende - i størrelsesordenen meter pr.

Men hvad nu hvis vi kunne konstruere specifikke gletsjere for at forhindre dem i at smelte? John Moore, en glaciolog og leder af Kinas geoengineering-forskningsprogram, har for nylig undersøgt dette, og han skrev en kommentar med kolleger i Nature, der skitserer et par måder at gøre det på.

Et eksempel involverer to antarktiske gletschere, som forskere har et nervøst øje på: Pine Island og Thwaites. Varmt havvand kommer ind under dem. Konventionel visdom siger, at dette er ustoppeligt og irreversibelt på grund af grundfjeldets hældning og geometri. Men Moore foreslår, at bygning af kunstige øer foran gletsjerne kunne støtte dem, fastholde isen og holde den tilbage, som naturlige klipper og øer gør.

En anden teknik ville være at udvinde vand fra under gletsjerne for at forhindre dem i at glide ud i havet. Gletsjere sidder på subglaciale vandløb eller tynde lag af vand, men tørring af disse vandløb kan bremse deres glidning i havet.

Moore siger, at han ser dette som en meget demokratisk, ligeværdig måde at håndtere havniveaustigninger på: I stedet for at forsøge at bygge mure rundt om hele verdens kystlinje – hvilket faktisk betyder, at de rige lande vil gøre det mere end de fattige lande, selvfølgelig – du kan håndtere problemet ved kilden, hvor du har noget på skalaen hundrede kilometer at tage sig af i stedet for titusindvis af kilometer kyststrækning at håndtere. Ingeniørekspertisen findes, siger han - Se på ting som konstruktionen af ​​Suez-kanalen eller bygningen af ​​Hong Kongs nye lufthavn.

Når vi har talt om det her med glaciologer, er der meget rædsel i starten, tilføjer Moore. Det er klart, at du bliver nødt til at sætte nogle mennesker [i Antarktis] med en masse ting. Det vil helt sikkert rode med miljøet og økologien. Men hvis man sammenligner skaderne på grund af indlandsisens kollaps, er det lidt overskydende.

Bor i ruinerne

Moores ideer er måske bare et tankeeksperiment for nu, men vi har brug for flere tankeeksperimenter. At regne med geoengineering i alle dens former betyder at komme overens med tab - at udforske, hvad det vil sige at leve i ruinerne, i antropolog Anna Tsings sætning. Geoengineering kommer som et chok for folk, der i øjeblikket ikke føler, som om de bor i ruinerne, som endnu ikke har forliget sig med de tab, der opleves. I Beijing, hvor Moore bor, er det dog anderledes, især på grund af luftforurening. Der er ingen benægtelse - alle kan se, hvad vi laver, siger han. Vi har lavet dette rod; vi burde rydde op i det. Du kan ikke stole på, at naturen gør det.

skjule