Учените закърпват облаците, за да спасят Големия бариерен риф

Беше знойно лято в Австралия и коралите на Големия бариерен риф показват ранни признаци на стрес. Властите, които управляват най-голямата система от коралови рифове в света, очакват ново избелване през следващите седмици - ако това се случи, ще бъде шестият път от 1998 г., че скокът на температурите на водата е унищожил големи участъци от корали, които обитават безброй морски създания.animal.Tri от тези събития на избелване, които правят коралите по-податливи на болести и смърт, са настъпили само през последните шест години.Когато коралите изпитват екстремни и продължителен топлинен стрес, те изхвърлят водораслите, живеещи в техните тъкани, и стават напълно бели. Това може да има опустошителни ефекти върху хиляди видове риби, раци и други морски видове, които разчитат на кораловите рифове за подслон и храна. За да се забави скоростта на коралите избелване, причинено от затоплянето на океана, някои учени гледат към небето за решение. По-конкретно, те гледат към облака.
Облаците носят повече от дъжд или сняг. През деня облаците действат като гигантски чадъри, отразявайки част от слънчевата светлина от Земята обратно в космоса. Морските слоесто-купести облаци са особено важни: те са разположени на ниска надморска височина, гъсти и покриват около 20 процента от тропическия океан, охлаждайки водата под него. Ето защо учените проучват дали физическите им свойства могат да бъдат променени, за да блокират повече слънчева светлина. На Големия бариерен риф се надяваме, че ще бъде осигурено така необходимото облекчение на кораловите колонии сред все по-чести топлинни вълни. Но има и проекти, насочени към глобално охлаждане, които са по-противоречиви.
Идеята зад концепцията е проста: изстрелвайте големи количества аерозоли в облаците над океана, за да увеличите тяхната отразяваща способност. Учените знаят от десетилетия, че частиците в следите от замърсяване, оставени от кораби, които много приличат на следи зад самолети, могат да осветят съществуващите облаци. Това е така, защото тези частици създават семената за облачните капчици;колкото повече и по-малки са облачните капчици, толкова по-бяла и по-добра е способността на облака да отразява слънчевата светлина, преди да удари и загрее Земята.
Разбира се, изстрелването на аерозоли от замърсители в облаците не е правилната технология за решаване на проблема с глобалното затопляне. Покойният британски физик Джон Латъм предложи през 1990 г. вместо това да се използват солни кристали от изпаряващата се морска вода. Морето е изобилно, меко и особено безплатно. Неговият колега Стивън Солтър, почетен професор по инженерство и дизайн в Университета на Единбург, тогава предложи разполагането на флота от около 1500 дистанционно управлявани лодки, които да плават в океаните, да засмукват вода и да пръскат фина мъгла в облаците, за да направят облаците по-ярка. Тъй като емисиите на парникови газове продължават да нарастват, нараства и интересът към необичайното предложение на Latham и Salter. От 2006 г. двамата си сътрудничат с около 20 експерти от Университета на Вашингтон, PARC и други институции като част от проекта за изсветляване на океански облак (MCBP). Екипът на проекта сега проучва дали умишленото добавяне на морска сол към ниските, пухкави слоесто-купести облаци над океана би имало охлаждащ ефект върху планетата.
Облаците изглеждат особено склонни към изсветляване по западното крайбрежие на Северна и Южна Америка и Централна и Южна Африка, каза Сара Дохърти, атмосферен учен от Вашингтонския университет в Сиатъл, която управлява MCBP от 2018 г. насам. Облаци Водните капчици се образуват естествено в океаните, когато влагата се събира около зърна сол, но добавянето на малко сол към тях може да увеличи отразяващата сила на облаците. Изсветляването на голямата облачна покривка над тези подходящи зони с 5% може да охлади голяма част от света, каза Дохърти. Поне това е компютърни симулации предполагат. „Нашите теренни проучвания на изхвърляне на частици от морска сол в облаци в много малък мащаб ще помогнат за по-задълбочено разбиране на ключови физически процеси, които могат да доведат до подобрени модели“, каза тя. Малкомащабни експерименти на прототипно устройство бяха планирани да започнат през 2016 г. на място близо до залива Монтерей, Калифорния, но бяха отложени поради липса на финансиране и обществена съпротива срещу възможното въздействие на експеримента върху околната среда.
„Ние не тестваме директно изсветляване на океанските облаци от какъвто и да е мащаб, което да влияе на климата“, каза Дохърти. Въпреки това критиците, включително екологични групи и групи за застъпничество като Инициативата за управление на климата на Карнеги, се притесняват, че дори малък експеримент може неволно да повлияе на глобалното климат поради сложната му природа. „Идеята, че можете да направите това в регионален мащаб и в много ограничен мащаб, е почти погрешна, защото атмосферата и океанът внасят топлина от другаде“, каза Рей Пиер Хумберт, професор по физика в Университета на Оксфорд. Съществуват и технически предизвикателства. Разработването на пръскачка, която може надеждно да озарява облаците, не е лесна задача, тъй като морската вода има тенденция да се запушва с натрупването на сол. За да се справи с това предизвикателство, MCBP привлече помощта на Арман Нойкерманс, изобретател на оригиналния мастиленоструен принтер, който е работил в Hewlett-Packard и Xerox до пенсионирането си. С финансовата подкрепа на Бил Гейтс и други ветерани от технологичната индустрия, Neukmans сега проектира дюзи, които могат да взривят капки солена вода с правилния размер (120 до 400 нанометра в диаметър) в атмосферата.
Докато екипът на MCBP се подготвя за тестване на открито, екип от австралийски учени модифицира ранен прототип на дюзата MCBP и го тества над Големия бариерен риф. Австралия е претърпяла затопляне с 1,4°C от 1910 г. насам, надвишавайки глобалната средна стойност от 1,1° C, а Големият бариерен риф е загубил повече от половината си корали поради затоплянето на океана.
Просветляването на облаците може да осигури известна подкрепа за рифовете и техните обитатели. За да постигнат това, инженерният океанограф Даниел Харисън от университета Саудърн Крос и неговият екип оборудваха изследователски кораб с турбини, за да изпомпват вода от океана. Подобно на снежно оръдие, турбината извлича вода и изстрелва трилиони малки капчици във въздуха през своите 320 дюзи. Капките изсъхват във въздуха, оставяйки след себе си солена саламура, която теоретично се смесва със слоесто-кумулусни облаци на ниско ниво.
Експериментите на екипа за доказване на концепцията през март 2020 г. и 2021 г. - когато коралите са най-застрашени от избелване в края на австралийското лято - бяха твърде малки, за да променят значително облачното покритие. Все пак Харисън беше изненадан от скоростта, с която солен дим се носеше в небето. Неговият екип управлява дронове, оборудвани с лидарни инструменти на височина до 500 метра, за да картографира движението на облака. Тази година самолет ще измине оставащите няколко метра, за да оцени всяка реакция в облаци над 500 метра.
Екипът също така ще използва апарати за вземане на проби от въздух на втори изследователски кораб и метеорологични станции на коралови рифове и на брега, за да проучи как частиците и облаците естествено се смесват, за да подобри своите модели.“ Тогава можем да започнем да разглеждаме как се изсветлява облакът, ако се направи в по-голям мащаб , може да повлияе на океана по желани и неочаквани начини“, каза Харисън.
Според моделирането, направено от екипа на Харисън, намаляването на светлината над рифа с около 6% би намалило температурата на рифовете на средния шелф на Големия бариерен риф с еквивалента на 0,6°C. Мащабирането на технологията, за да обхване всички рифове – Големият бариерен риф се състои от повече от 2900 отделни рифа, обхващащи 2300 километра в ширина – ще бъде логистично предизвикателство, каза Харисън, тъй като ще са необходими около 800 пръскащи станции, за да работят месеци преди очакваните високи вълни. Големият бариерен риф е толкова голям, че може да се види от космоса, но покрива само 0,07% от повърхността на Земята. Харисън призна, че има потенциални рискове за този нов подход, които трябва да бъдат разбрани по-добре. Просветляването на облаците, което може да наруши облаците или да промени местните времето и моделите на валежите, също е основен проблем при засяването на облаците. Това е техника, която включва самолети или дронове, добавящи електрически заряди или химикали като сребърен йодид към облаците, за да произвеждат дъжд. Обединените арабски емирства и Китай експериментираха с технологията за справяне с топлината или замърсяването на въздуха. Но подобни мерки са изключително противоречиви – мнозина ги смятат за много опасни. Засяването и изсветляването на облаци са сред така наречените „геоинженерни“ интервенции. Критиците казват, че е твърде рисковано или отвлича вниманието от намаляването на емисиите.
През 2015 г. физикът Pierrehumbert е съавтор на доклад на Националния изследователски съвет относно намесата в климата, предупреждавайки за политически и управленски проблеми. Но нов доклад от академията, публикуван през март 2021 г., зае по-подкрепяща позиция по отношение на геоинженерството и препоръча правителството на САЩ инвестира 200 милиона долара в изследвания. Pierrehumbert приветства изследването за изсветляване на океанските облаци, но откри проблеми с оборудването за пръскане, разработено като част от текущ изследователски проект. Технологията може да излезе извън контрол, каза той.“ Учени, които казват, че не е заместител на емисиите контрол, те няма да са тези, които вземат решенията.“Австралийското правителство, силно критикувано за бездействие за справяне с климатичната криза и зависимостта му от производството на енергия от въглища, вижда потенциал за изсветляване на океанските облаци. През април 2020 г. то стартира програма на стойност 300 милиона долара за възстановяване на Големия бариерен риф през април 2020 г. – това финансиране финансира изследвания, технологично развитие и тестване на повече от 30 интервенции, включително изсветляване на океанските облаци. Въпреки че мащабните инвестиционни мерки като Yun Zengliang все още са спорни. Екологичните групи твърдят, че това може да създаде екологични рискове и да отвлече вниманието от усилията за ограничаване на емисиите на парникови газове.
Но дори ако изсветляването на облаците се окаже ефективно, Харисън не смята, че това ще бъде дългосрочно решение за спасяването на Големия бариерен риф. ефектите от всяко изсветляване скоро ще бъдат преодолени. Вместо това, твърди Харисън, целта е да се спечели време, докато страните намалят своите емисии.
Постигането на нулеви нетни емисии до 2050 г. ще изисква иновативни решения в глобален мащаб. В тази поредица Wired, в партньорство с инициативата Rolex Forever Planet, подчертава индивиди и общности, работещи за решаването на някои от нашите най-належащи екологични предизвикателства. Тя е произведена през партньорство с Rolex, но цялото съдържание е редакционно независимо. научете повече.