Вчені латають хмари, щоб врятувати Великий Бар’єрний риф

Це було спекотне літо в Австралії, і корали на Великому Бар’єрному рифі демонструють перші ознаки стресу. Органи влади, які керують найбільшою системою коралових рифів у світі, очікують, що найближчими тижнями станеться ще одна подія знебарвлення — якщо це станеться, це буде вшосте з тих пір У 1998 році різке підвищення температури води знищило великі масиви коралів, які населяють незліченну кількість морських істот. тварин. Три з цих подій відбілювання, які роблять корали більш сприйнятливими до хвороб і смерті, відбулися лише за останні шість років. Коли корали зазнають екстремальних і тривалий тепловий стрес, вони виганяють водорості, що живуть у їхніх тканинах, і стають повністю білими. Це може мати руйнівні наслідки для тисяч видів риб, крабів та інших морських видів, які покладаються на коралові рифи як притулок і їжу. Щоб уповільнити швидкість коралів знебарвлення, спричинене потеплінням океану, деякі вчені шукають рішення в небі. Зокрема, вони дивляться на хмари.
Хмари приносять не лише дощ чи сніг. Протягом дня хмари діють як гігантські парасольки, відбиваючи частину сонячного світла від Землі назад у космос. Особливо важливі морські шарувато-купчасті хмари: вони розташовані на низькій висоті, товсті й покривають близько 20 відсотків тропічного океану, охолоджуючи воду під ним. Ось чому вчені досліджують, чи можна змінити їхні фізичні властивості, щоб блокувати більше сонячного світла. Є надія, що на Великому Бар’єрному рифі буде надана така необхідна допомога кораловим колоніям серед хвилі спеки дедалі частішають. Але є також проекти, спрямовані на глобальне похолодання, які є більш суперечливими.
Ідея цієї концепції проста: випустіть велику кількість аерозолів у хмари над океаном, щоб збільшити їх відбивну здатність. Вчені десятиліттями знали, що частинки в слідах забруднення, залишених кораблями, які дуже схожі на сліди за літаками, можуть освітлювати існуючі хмари. Це тому, що ці частинки створюють насіння для хмарних крапель;чим більше й менших крапельок хмари, тим біліша та краща здатність хмари відбивати сонячне світло, перш ніж воно вдариться та нагріє Землю.
Звичайно, викид аерозолів забруднюючих речовин у хмари не є правильною технологією для вирішення проблеми глобального потепління. Покійний британський фізик Джон Летам запропонував у 1990 році замість цього використовувати кристали солі з випаровування морської води. Море рясне, м’яке та особливо безкоштовно. Його колега Стівен Солтер, почесний професор інженерії та дизайну в Единбурзькому університеті, тоді запропонував розгорнути флот із близько 1500 дистанційно керованих човнів, які б плавали океанами, засмоктуючи воду та розпилюючи дрібний туман у хмари, щоб створити хмари Оскільки викиди парникових газів продовжують зростати, зростає і інтерес до незвичайної пропозиції Летама та Солтера. З 2006 року пара співпрацює з приблизно 20 експертами з Університету Вашингтона, PARC та інших установ у рамках проекту освітлення океанічної хмари. (MCBP). Зараз команда проекту досліджує, чи навмисне додавання морської солі до низьких, пухнастих шарувато-купчастих хмар над океаном матиме охолоджуючий ефект для планети.
Хмари, здається, особливо схильні до освітлення вздовж західного узбережжя Північної та Південної Америки та центральної та південної Африки, сказала Сара Догерті, атмосферолог з Університету Вашингтона в Сіетлі, яка керує MCBP з 2018 року. Хмари Краплі води утворюються природним шляхом. в океанах, коли волога збирається навколо зерен солі, але додавання до них невеликої кількості солі може збільшити відбивну здатність хмар. Збільшення великого хмарного покриву над цими відповідними областями на 5% може охолодити більшу частину світу, сказав Догерті. Принаймні це те, що Комп’ютерне моделювання свідчить: «Наші польові дослідження вкидання частинок морської солі в хмари в дуже малому масштабі допоможуть отримати глибше розуміння ключових фізичних процесів, які можуть привести до вдосконалених моделей», — сказала вона. Маломасштабні експерименти прототипу пристрою були заплановані на 2016 рік на майданчику поблизу Монтерей-Бей, Каліфорнія, але вони були відкладені через брак фінансування та спротив громадськості можливому впливу експерименту на навколишнє середовище.
«Ми безпосередньо не перевіряємо освітлення океанських хмар у будь-якому масштабі, яке впливає на клімат», — сказав Доерті. Проте критики, зокрема екологічні та правозахисні групи, такі як Ініціатива управління кліматом Карнегі, стурбовані тим, що навіть невеликий експеримент може ненавмисно вплинути на глобальний клімат. клімат через його складну природу. «Ідея, що ви можете зробити це в регіональному масштабі та в дуже обмеженому масштабі, є майже помилкою, тому що атмосфера та океан імпортують тепло з інших місць», — сказав Рей П’єр Гумберт, професор фізики в Оксфордському університеті. Існують також технічні проблеми. Розробити розпилювач, який може надійно освітлювати хмари, нелегке завдання, оскільки морська вода має тенденцію забиватися, коли накопичується сіль. Щоб вирішити цю проблему, MCBP заручилася допомогою Арманда Нойкерманса, винахідник оригінального струменевого принтера, який працював у Hewlett-Packard і Xerox до виходу на пенсію. Завдяки фінансовій підтримці Білла Гейтса та інших ветеранів індустрії технологій Нойкманс зараз розробляє сопла, які можуть вибухати краплі солоної води потрібного розміру (від 120 до 400 нанометрів). в діаметрі) в атмосферу.
Поки команда MCBP готується до випробувань на відкритому повітрі, команда австралійських вчених модифікувала ранній прототип сопла MCBP і випробувала його над Великим Бар’єрним рифом. З 1910 року в Австралії зазнало потепління на 1,4°C, що перевищує середній глобальний показник на 1,1°. C, і Великий Бар'єрний риф втратив більше половини своїх коралів через потепління океану.
Освітлення хмар може певною мірою підтримати рифи та їх мешканців. Щоб досягти цього, інженер-океанограф Університету Південного Хреста Деніел Гаррісон і його команда оснастили дослідницьке судно турбінами для викачування води з океану. Подібно до снігової гармати, турбіна витягує воду і викидає в повітря трильйони крихітних крапель через 320 сопел. Краплі висихають у повітрі, залишаючи солоний розсіл, який теоретично змішується з шарувато-купчастими хмарами низького рівня.
Експерименти команди з підтвердження концепції в березні 2020 і 2021 років — коли корали найбільше піддаються ризику знебарвлення наприкінці австралійського літа — були занадто малими, щоб суттєво змінити хмарний покрив. Тим не менш, Гаррісон був здивований швидкістю, з якою солоний дим здійнявся в небо. Його команда запускала дрони, оснащені лідарами, на висоту до 500 метрів, щоб відобразити рух шлейфу. Цього року літак подолає кілька метрів, що залишилися, щоб оцінити будь-яку реакцію в хмарах понад 500 метрів.
Команда також використовуватиме пробовідбірники повітря на другому дослідницькому судні та метеостанції на коралових рифах і на березі, щоб вивчати, як частинки та хмари природним чином змішуються, щоб покращити свої моделі. Тоді ми можемо почати розглядати, як освітлюється хмара, якщо це зробити у більшому масштабі. , може вплинути на океан бажаним і несподіваним чином», — сказав Харрісон.
Згідно з моделюванням, виконаним командою Гаррісона, зменшення освітленості над рифом приблизно на 6% знизить температуру рифів на середньому шельфі Великого Бар’єрного рифу на еквівалент 0,6°C. Розширення технології, щоб охопити всі рифи — Великий Бар’єрний риф складається з понад 2900 окремих рифів, що охоплюють 2300 кілометрів — буде складним матеріально-технічним завданням, за словами Гаррісона, оскільки для цього знадобиться близько 800 станцій розпилення, щоб працювати протягом місяців перед очікуваними високими хвилями. Великий Бар’єрний риф настільки великий, що його можна побачити з космосу, але він покриває лише 0,07% поверхні Землі.Гаррісон визнав, що існують потенційні ризики для цього нового підходу, які потрібно краще зрозуміти.Освітлення хмар, яке може порушити хмари або змінити місцеві погодні умови та режими опадів, також викликає серйозне занепокоєння у зв’язку із засіванням хмар. Це техніка, яка включає в себе літаки чи безпілотники, які додають до хмар електричні заряди або хімічні речовини, такі як йодид срібла, щоб виробляти дощ. Об’єднані Арабські Емірати та Китай експериментували з технологією боротьби зі спекою або забруднення повітря. Але такі заходи викликають величезні суперечки – багато хто вважає їх дуже небезпечними. Посівання та освітлення хмар належать до так званих «геоінженерних» втручань. Критики кажуть, що це занадто ризиковано або відволікає увагу від зменшення викидів.
У 2015 році фізик П’єргумберт став співавтором звіту Національної дослідницької ради про втручання в клімат, попереджаючи про політичні проблеми та проблеми управління. Але новий звіт академії, опублікований у березні 2021 року, зайняв більш підтримуючу позицію щодо геоінженерії та рекомендував уряду США інвестувати 200 мільйонів доларів у дослідження. П’єргумберт привітав дослідження освітлення океанських хмар, але виявив проблеми з обладнанням для розпилення, розробленим у рамках поточного дослідницького проекту. За його словами, технологія може вийти з-під контролю. «Вчені кажуть, що це не заміна викидів контролю, вони не будуть тими, хто буде приймати рішення».Уряд Австралії, якого різко критикують за бездіяльність щодо подолання кліматичної кризи та його залежність від виробництва електроенергії на вугіллі, бачить потенціал освітлення океанських хмар. У квітні 2020 року він запустив програму відновлення Великого Бар’єрного рифу вартістю 300 мільйонів доларів США – це фінансування профінансувало дослідження, розробка технологій і випробування понад 30 втручань, включаючи освітлення океанських хмар. Хоча масштабні інвестиційні заходи, такі як Yun Zengliang, все ще викликають суперечки. Екологічні групи стверджують, що це може створити екологічні ризики та відвернути увагу від зусиль щодо обмеження викидів парникових газів.
Але навіть якщо освітлення хмар виявиться ефективним, Гаррісон не вважає, що це буде довгостроковим рішенням для порятунку Великого Бар’єрного рифу. «Освітлення хмар може призвести лише до обмеженого охолодження», — сказав він, і оскільки кліматична криза, ймовірно, погіршиться, Наслідки будь-якого освітлення незабаром будуть подолані. Натомість, стверджує Харрісон, мета полягає в тому, щоб виграти час, поки країни зменшать свої викиди. «Занадто пізно сподіватися, що ми зможемо швидко зменшити викиди, щоб врятувати коралові рифи без будь-якого втручання».
Досягнення чистих нульових викидів до 2050 року вимагатиме інноваційних рішень у глобальному масштабі. У цій серії Wired у партнерстві з ініціативою Rolex Forever Planet висвітлює окремих людей і громади, які працюють над вирішенням деяких із наших найактуальніших екологічних проблем. Це було створено в партнерство з Rolex, але весь вміст є незалежним від редакції.дізнайтеся більше.