Det desperate kappløpet om å avkjøle havet før det er for sent

Holly Jean Buck er stipendiat ved UCLAs Institute of the Environment and Sustainability. Dette er et tilpasset utdrag fra hennes kommende bok Etter Geoengineering: Klimatragedie, reparasjon og restaurering (september 2019, Verso Books).

Av

• Holly Jean Buck arkivside

23. april 2019

Unsplash / Scott Webb

Korallrevene lukter råtnende kjøtt når de blekes. Opptøyet av farger – gult, fiolett, cerulean – blekner til spøkelsesaktig hvitt når korallenes kjøtt blir gjennomsiktig og faller av, og etterlater skjelettene deres under uklare med spindelvevlignende alger.

Koraller lever i symbiose med en type alger. I løpet av dagen fotosyntetiserer algene og sender mat til korallverten. I løpet av natten strekker korallpolyppene ut tentaklene og fanger mat som passerer. Bare 1 °C med havoppvarming kan bryte ned dette korall-algeforholdet. De stressede korallene driver ut algene, og etter gjentatte eller langvarige episoder med slik bleking kan de dø av varmestress, sulte uten at algene mater dem, eller bli mer mottakelige for sykdom.

Denne historien var en del av mai 2019-utgaven vår

• Se resten av saken
• Abonnere

Australias Great Barrier Reef - faktisk et 2300 kilometer (1400 mil) system som består av nesten 3000 separate skjær - har lidd av alvorlig bleking de siste årene. Daniel Harrison, en australsk havforsker som ser på hva som kan gjøres for å kjøpe mer tid til Great Barrier Reef, sier at situasjonen begynner å bli alvorlig. Det kan være så lite som 25 % av koralldekket på grunt vann fra før-menneskeskapte tider. Vi vet egentlig ikke, for ingen begynte å måle før 1985, forteller han. Du har mindre enn 1 % av havet i korallrev, og 25 % av alt marint liv. Vi ser på å miste alt dette ganske raskt, i evolusjonære termer. I menneskelig levetid.

Korallrev handler ikke bare om fargerike fisker og eksotiske arter. Rev beskytter kysten mot stormer; uten dem ville bølgene som når noen stillehavsøyer vært dobbelt så høye. Over 500 millioner mennesker er avhengige av revøkosystemer for mat og levebrød. Selv om temperaturøkningen til slutt stabiliserer seg på 1,5 °C et århundre eller to fra nå, er det ikke kjent hvor godt korallrevsøkosystemer vil overleve et midlertidig overskridelse til høyere temperaturer.

Korallene er som kanarifuglen i kullgruven.

Korallene er som kanarifuglen i kullgruven, sier Harrison: De er veldig temperaturfølsomme. Jeg tror virkelig at det bare er en varsel om ting som kommer. Du vet, koralløkosystemet kan kollapse først, men jeg tror det kan være ganske mange flere økosystemer som vil følge det. Livet er veldig motstandsdyktig, men økosystemene slik vi kjenner dem er det ikke.

Arktiske økosystemer, fjellbreer og redwood-skogene i California har også høy risiko fra selv små endringer i den globale gjennomsnittstemperaturen. Det samme er arter som ikke kan bevege seg raskt og finne en annen passende nisje. Det er tingene som allerede lever i den typen ekstreme ender av skalaen, og som ikke kan bevege seg, ikke sant? sier Harrison. Så korallrev – du vet, de sitter allerede fast i noen av de varmeste vannet. Hvis det blir for varmt for dem der, så a) kan de ikke bevege seg, og b) de har ingen steder å gå uansett. Og det samme med de ekstremt kalde økosystemene. Og det samme med redwood-skogene. Trær kan ikke reise seg og bevege seg raskt nok til å holde tritt med klimaendringene.

Saltsprøyten

Harrisons arbeidsgruppe dannet team for å se på forskjellige ideer som kan hjelpe revet med å holde seg i live. For eksempel er havet fullt av kjøligere vann på lavere dyp. De lurte på om de bare kunne pumpe noe av vannet oppover, men innså at det ville være umulig å flytte nok vann til å avkjøle hele revet.

I stedet tok forskerne seg inn i ideen om lysere marine skyer - en form for geoteknikk i solenergi, ved at det øker planetens reflektivitet. Sprøyting av bittesmå saltpartikler fra sjøvann opp i det lave skylaget som dekker store deler av havets overflate, vil danne mikrodråper i skyene. Disse dråpene ville få skyene til å reflektere mer sollys og kunne også få dem til å vare lenger, og kjøle ned området. Modelleringen Harrisons team har gjort så langt antyder at med denne metoden kan det være mulig å avkjøle vannet med mellom 0,5 og 1 °C.

Marine Cloud Brightening Project, et internasjonalt samarbeid ledet av atmosfærisk forsker Robert Wood og kolleger ved University of Washington, tror at dette kan være en skalerbar tilnærming. Kelly Wanser, en seniorrådgiver for prosjektet, beskriver andre måter forskere tenker på å opprettholde koraller på, for eksempel å genetisk modifisere eller avle dem for å tåle varmere vann, eller flytte robuste koraller inn i nye områder og gjenplante dem. Men, sier hun, omfanget av problemet er som å forsterke Rocky Mountains. Det er massivt.

Derimot er det relativt enkelt å lysne opp marine skyer. I hovedsak innebærer det å bygge enheter for å sprøyte sjøvann. Det er absolutt noen tekniske utfordringer som må overvinnes, men den grunnleggende prosessen med å bare ta sjøvann og filtrere det og deretter sprøyte det ut, i submikronstørrelse, er ikke så vanskelig, sier Harrison. Modelleringsresultatene hans tyder på at det sannsynligvis må være noen stasjoner et stykke ut på havet, like utenfor kanten av kontinentalsokkelen – flytende plattformer eller skip som vil sprøyte partikler i luften. Hele prosjektet kan koste $150 til $300 millioner per år. Dyrt, men så bringer revet inn anslagsvis 6 milliarder dollar hvert år til den australske økonomien. I Harrisons unnfangelse trenger du ikke å lysne opp skyene hele tiden, eller til og med hver sommer. Snarere ville det bli gjort når korallen var i fare for bleking, noe som ville kreve omtrent to uker med forhåndsvarsling for å kjøle vannet ned til maksimal grad.

Unsplash / Steve Halama

Men jeg mener, det er noen virkelige ukjente her, ikke sant? sier Harrison. Fordi ingen har noen gang gjort noe feltarbeid på dette.

Selv om konstruksjonen kan være relativt enkel, er det vanskelig å vite hvor godt marin skylysing ville fungere, fordi skyer er veldig komplekse. Hvis du ser ut av vinduet på et fly, kan du se skyer med alle mulige forskjellige strukturer, sier Ben Kravitz fra Indiana University, som jobber med å sammenligne geoengineering-modellsimuleringer. De flytter. Noen av dem er et par meter på tvers, noen av dem er titalls kilometer på tvers. Noen av dem er organiserte, andre ikke. I utgangspunktet kan du ikke passe all den oppførselen i en enkelt modell.

I tillegg til denne kompleksiteten er teleforbindelser i klimasystemet – det vil si at skyer på ett sted påvirker været et annet sted. Når du prøver å kjøle ned store områder, er disse langdistanseeffektene relevante. Det er derfor det skremmer meg, tanken på å gjøre marin sky lysere, sier Anthony Jones, en klimaforsker ved University of Exeter. Teleforbindelsene er nesten uunngåelige, og hvis du kan kjøle ned et bestemt område betydelig, kommer du til å endre klimaet og værresponsen.

Å regne med geoengineering i alle dens former betyr å komme over tap.

Nyere klimamodeller kan gi bedre estimater av hvor effektiv marin skylysing kan være. Wanser fra Marine Cloud Brightening Project sier at neste trinn er å bygge og teste dyser for å sprøyte sjøvann. Men det har vært vanskelig å skaffe finansiering, fordi prosjektet blir sett på som et geoengineering-eksperiment, og folk er redde for geoengineering. Jeg tror vi snakket med alle relevante offentlige etater som kunne støtte dette, og i hovedsak er det ingen som er villig til å si 'Vi vil bare gjøre det som sky-aerosol-grunnvitenskapen,' sier hun. De er som: 'Nei, katten er ute av sekken - dette er geoengineering. Vi må få godkjenning.'

Så skylys er en teknikk som kan bidra til å redde marine økosystemer, men vi vet ikke hvor godt det vil fungere, og vi kan ikke finne ut av det fordi stigmaet til geoengineering gjør det vanskelig å få forskningsfinansiering. Heldigvis er det ikke det eneste alternativet for å prøve å avkjøle havene.

Unsplash / Thomas Peham

Tangskogene

Trær suger opp karbondioksid, og derfor har det blitt foreslått å plante masser av ny skog som en måte å senke karbondioksidkonsentrasjonen i atmosfæren og dermed kjøle ned jorden. Men det er bare så mye land tilgjengelig. Enter ocean forestation, et konsept skissert i en artikkel fra 2012 av Antoine de Ramon N'Yeurt fra University of the South Pacific og kolleger. Dette forslaget om å dyrke tang for fjerning av karbon har flere trinn. Først må tangen vokse og høstes. Deretter legges den i en anaerob koker - en stor, oksygenfri tank som bryter ned det organiske materialet. Det produserer biogass, som er omtrent 60 % metan og 40 % karbondioksid. Metanet kan brukes som biodrivstoff, mens karbondioksidet må lagres for å forhindre at det går tilbake til atmosfæren. (En idé er å lagre den inne i et rør som kan hvile på havbunnen, men den kan også injiseres under jorden.) Fordelen med å bruke tang på denne måten er at den vokser raskt og ikke krever tørt land, så det vil ikke konkurrere med matproduksjon eller skog.

N’Yeurt og hans medforskere beregnet at skogplanting av 9 % av verdens havoverflate og bearbeiding av det resulterende biodrivstoffet kunne erstatte fossil energi, øke bærekraftig fiskeproduksjon og fjerne 53 milliarder tonn karbondioksid fra atmosfæren hvert år. Med dagens utslipp på rundt 40 milliarder tonn i året, kan dette bety reell reduksjon av CO2-nivået totalt sett.

Rask implementering av skogplanting av havet ville være en innsats i størrelsesorden å sette en mann på månen, men både rimeligere og sannsynligvis en mye bedre avkastning på investeringen, skrev avisens forfattere. Men en slik innsats krever koordinering fra flere vitenskapelige og tekniske felt for å til og med danne demonstrasjonsprosjekter. Det er ingen institusjoner som jobber med denne typen helhetlig forskning og utvikling.

På den annen side, som med lysere skyer, er den grunnleggende teknologien for skogplanting i havet ganske enkel. Det krever fremskritt innen ting som lavenergiteknikker for dyrking og høsting av tang, effektiv gassseparasjon og karbonfangst og -lagring – alt bygger på ting vi allerede vet hvordan vi skal gjøre. Den amerikanske regjeringens Advanced Research Projects Agency for Energy har et program på 22 millioner dollar kalt Mariner, et akronym for makroalgeforskning som inspirerer nye energiressurser, for å utforske innovasjoner som kan sette i gang en tangindustri.

Dyrking av tang kan også ha andre fordeler, som å rydde opp i landbruksforurensning. Gjødselavrenning fra industrielt landbruk strømmer nitrogen og fosfor ut i havene. En artikkel fra 2017 i Nature Scientific Reports sa at Kinas tangindustri allerede fjerner 75 000 tonn nitrogen og 9 500 tonn fosfor fra kystvannet hvert år - og at bare 150 % mer tangdyrking kan fjerne all fosfor som strømmer inn i kinesisk kystvann. mer ville være nødvendig for å håndtere overflødig nitrogen.

For å fange disse fordelene trenger vi et godt designet system, men akkurat nå er bransjen stort sett uregulert. Hvorfor trenger tang regulering? For det første for å hindre spredning av invasive arter eller sykdommer. For eksempel infiserer en bakteriesykdom kalt is-is en rød tang kalt Kappaphycus , og gjør grenene om til grufulle hvite istapper. Sykdommen forårsaket millioner i avlingstap på Filippinene og spredte seg deretter til gårder i Tanzania og Mosambik.

En annen utfordring er hvordan gjøre tangoppdrett til en eksplisitt del av klimapolitikken. Definisjonen av en karbonvask under FNs rammekonvensjon om klimaendringer ble skrevet for trær. Det passer ikke helt til profilen for tang - karbonet de trekker ned brytes lett ned og frigjøres igjen. Selvfølgelig er det ideer om hvordan man kan binde biomassen – synke den ned i dyphavet eller i ubåtkløfter. Men dagens FN-politikk betyr at tang primært vil bli dyrket for mat, biodrivstoff og andre produkter, snarere enn med karbonbinding i tankene.

Nok en hindring for å bruke tang til fjerning av karbon er selve klimaendringene, som allerede ødelegger naturlige tareskoger, for eksempel. En vitenskapelig rapport beskriver kråkebollene som slår seg ned der tareskogen pleide å være; disse varmtvannsartene klipper ned alt i veien. Tilsynelatende er de nesten immune mot sult og noen arter lever i over fem tiår. Når de blir stresset av sult, forstørres faktisk kjevene og tennene, og de danner fronter som marsjerer over havbunnen på jakt etter mat. De er bare ett eksempel på hvordan klimaendringer gjør all slags landbruk vanskeligere.

Setter bremsene på isbreer

I tillegg til å forstyrre økosystemene, vil havoppvarmingen selvfølgelig øke havnivået. De er allerede 13 til 20 centimeter (5 til 8 tommer) høyere enn i 1900. På 1900-tallet kom mesteparten av denne økningen fra havvann som utvidet seg etter hvert som de ble varmere, men nå har effekten av smeltende isbreer og innlandsis langt overgått termisk ekspansjon. Økningen produsert av smeltende isbreer anslås å være svimlende - i størrelsesorden meter per århundre.

Men hva om vi kunne konstruere spesifikke isbreer for å hindre dem i å smelte? John Moore, en glasiolog og leder av Kinas forskningsprogram for geoengineering, har nylig sett på dette, og han skrev en kommentar med kolleger i Nature som skisserer noen måter å gjøre det på.

Et eksempel involverer to antarktiske isbreer forskere har et nervøst øye på: Pine Island og Thwaites. Varmt havvann kommer inn under dem. Konvensjonell visdom sier at dette er ustoppelig og irreversibelt på grunn av berggrunnens skråning og geometri. Men Moore antyder at å bygge kunstige øyer foran isbreene kan støtte dem, feste isen og holde den tilbake slik naturlige steiner og øyer gjør.

En annen teknikk ville være å trekke ut vann fra under isbreene for å hindre dem i å skli ut i havet. Isbreer sitter på underglasiale bekker, eller tynne lag med vann, men tørking av disse bekkene kan bremse deres skred ut i havet.

Moore sier at han ser på dette som en veldig demokratisk, egalitær måte å håndtere havnivåstigning på: I stedet for å prøve å bygge murer rundt hele verdens kystlinje – noe som faktisk betyr at de rike landene vil gjøre det mer enn de fattige landene, selvfølgelig – du kan håndtere problemet ved kilden, hvor du har noe på skalaen hundre kilometer å forholde seg til i stedet for titusenvis av kilometer med kystlinje å håndtere. Ingeniørekspertisen finnes, sier han – se på ting som byggingen av Suez-kanalen eller byggingen av Hong Kongs nye flyplass.

Når vi har snakket om dette med glasiologer, er det mye gru i begynnelsen, legger Moore til. Det er klart du må sette noen mennesker [i Antarktis] med mange ting. Det vil definitivt rote med miljøet og økologien. Men hvis du sammenligner skaden på grunn av sammenbruddet av isdekket, er det litt dverg.

Bor i ruinene

Moores ideer er kanskje bare et tankeeksperiment for nå, men vi trenger flere tankeeksperimenter. Å regne med geoengineering i alle dens former betyr å forsone seg med tap – å utforske hva det vil si å leve i ruinene, i antropolog Anna Tsings setning. Geoengineering kommer som et sjokk for folk som for øyeblikket ikke føler at de bor i ruinene, som ennå ikke har forsonet seg med tapene som oppleves. Men i Beijing, der Moore bor, er det annerledes, spesielt på grunn av luftforurensning. Det er ingen fornektelse – alle kan se hva vi gjør, sier han. Vi har laget dette rotet; vi bør rydde opp i det. Du kan ikke stole på at naturen gjør det.

gjemme seg