Ученые латают облака, чтобы спасти Большой Барьерный риф

Это было жаркое лето в Австралии, и кораллы на Большом Барьерном рифе проявляют первые признаки стресса. В 1998 году резкий скачок температуры воды уничтожил большие участки кораллов, которые населяют бесчисленные морские существа.животное.Три из этих случаев обесцвечивания, которые делают кораллы более восприимчивыми к болезням и гибели, произошли только за последние шесть лет.Когда кораллы переживают экстремальные и при длительном тепловом стрессе они вытесняют водоросли, живущие в их тканях, и становятся полностью белыми. Это может иметь разрушительные последствия для тысяч видов рыб, крабов и других морских видов, которые полагаются на коралловые рифы в качестве убежища и пищи. Чтобы замедлить скорость роста кораллов обесцвечивания, вызванного потеплением океана, некоторые ученые ищут решение в небе. В частности, они смотрят на облака.
Облака приносят больше, чем просто дождь или снег. В течение дня облака действуют как гигантские зонтики, отражая часть солнечного света с Земли обратно в космос. Особенно важны морские слоисто-кучевые облака: они расположены на малых высотах, толстые и покрывают около 20 процентов тропического океана, охлаждая воду внизу. Вот почему ученые изучают, можно ли изменить их физические свойства, чтобы блокировать больше солнечного света. все более частые волны тепла. Но есть и более спорные проекты, направленные на глобальное похолодание.
Идея, лежащая в основе этой концепции, проста: распылять большое количество аэрозолей в облака над океаном, чтобы увеличить их отражательную способность. Ученым уже несколько десятилетий известно, что частицы в следах загрязнения, оставленных кораблями, которые очень похожи на следы за самолетами, могут освещать существующие облака. Это потому, что эти частицы создают семена для облачных капель;чем больше и меньше облачных капель, тем белее и лучше способность облака отражать солнечный свет, прежде чем он ударит и нагреет Землю.
Конечно, распыление аэрозолей загрязняющих веществ в облака не является подходящей технологией для решения проблемы глобального потепления. В 1990 году покойный британский физик Джон Лэтэм предложил вместо этого использовать кристаллы соли, образовавшиеся в результате испарения морской воды. бесплатно. Его коллега Стивен Солтер, почетный профессор инженерии и дизайна в Эдинбургском университете, затем предложил развернуть флот из примерно 1500 дистанционно управляемых лодок, которые будут плавать по океанам, всасывая воду и распыляя мелкодисперсный туман в облака, чтобы сделать облака ярче. По мере того, как выбросы парниковых газов продолжают расти, растет и интерес к необычному предложению Лэтэма и Солтера. С 2006 года пара сотрудничает с примерно 20 экспертами из Вашингтонского университета, PARC и других учреждений в рамках проекта Oceanic Cloud Brightening Project. (MCBP). В настоящее время команда проекта изучает, будет ли преднамеренное добавление морской соли к низким пушистым слоисто-кучевым облакам над океаном охлаждать планету.
Облака, по-видимому, особенно склонны к осветлению вдоль западного побережья Северной и Южной Америки, а также в центральной и южной частях Африки, говорит Сара Доэрти, ученый-атмосферник из Вашингтонского университета в Сиэтле, которая с 2018 года управляет MCBP. Облака Капли воды образуются естественным образом. в океанах, когда влага собирается вокруг соляных крупинок, но добавление к ним небольшого количества соли может увеличить отражающую способность облаков. Повышение яркости большого облачного покрова над этими подходящими областями на 5% может охладить большую часть мира, сказал Доэрти. По крайней мере, это то, что компьютерное моделирование предполагает: «Наши полевые исследования выброса частиц морской соли в облака в очень малых масштабах помогут глубже понять ключевые физические процессы, которые могут привести к улучшению моделей», — сказала она. Мелкомасштабные эксперименты с прототипом устройства должны были начаться в 2016 году на участке недалеко от залива Монтерей, Калифорния, но они были отложены из-за отсутствия финансирования и общественного несогласия с возможным воздействием эксперимента на окружающую среду.
«Мы не проводим прямые испытания осветления океанских облаков любого масштаба, влияющего на климат», — сказал Доэрти. климата из-за его сложной природы. «Идея о том, что вы можете делать это в региональном масштабе и в очень ограниченном масштабе, является почти заблуждением, потому что атмосфера и океан импортировали тепло из других мест», — сказал Рэй Пьер Умбер, профессор физики в Оксфордском университете. Есть также технические проблемы. Разработка распылителя, который может надежно осветлять облака, — непростая задача, поскольку морская вода имеет тенденцию засоряться по мере накопления соли. изобретатель оригинального струйного принтера, который работал в Hewlett-Packard и Xerox до выхода на пенсию. При финансовой поддержке Билла Гейтса и других ветеранов технологической индустрии компания Neukmans в настоящее время разрабатывает сопла, которые могут распылять капли соленой воды нужного размера (от 120 до 400 нанометров). в диаметре) в атмосферу.
В то время как команда MCBP готовится к испытаниям на открытом воздухе, группа австралийских ученых модифицировала ранний прототип насадки MCBP и протестировала его над Большим Барьерным рифом. С 1910 года в Австралии наблюдается потепление на 1,4°C, что превышает среднемировой показатель в 1,1°C. C, а Большой Барьерный риф потерял более половины своих кораллов из-за потепления океана.
Осветление облаков может оказать некоторую поддержку рифам и их обитателям. Чтобы добиться этого, инженер-океанолог Университета Южного Креста Дэниел Харрисон и его команда оснастили исследовательское судно турбинами для откачки воды из океана. Подобно снежной пушке, турбина извлекает воду. и выбрасывает в воздух триллионы крошечных капель через свои 320 сопел. Капли высыхают в воздухе, оставляя после себя соленый рассол, который теоретически смешивается с низкоуровневыми слоисто-кучевыми облаками.
Проверочные эксперименты группы в марте 2020 и 2021 годов — когда кораллы наиболее подвержены риску обесцвечивания в конце австралийского лета — были слишком малы, чтобы значительно изменить облачный покров. Тем не менее Харрисон был удивлен скоростью, с которой соленый дым поднимался в небо. Его команда запустила дроны, оснащенные лидарными приборами, на высоту до 500 метров, чтобы составить карту движения шлейфа. В этом году самолет преодолеет оставшиеся несколько метров, чтобы оценить реакцию облаков на высоте более 500 метров.
Команда также будет использовать пробоотборники воздуха на втором исследовательском судне и метеостанции на коралловых рифах и на берегу, чтобы изучить, как частицы и облака естественным образом смешиваются, чтобы улучшить свои модели». , может повлиять на океан желаемым и неожиданным образом», — сказал Харрисон.
Согласно моделированию, проведенному командой Харрисона, уменьшение освещенности над рифом примерно на 6% снизит температуру рифов на среднем шельфе Большого Барьерного рифа на 0,6 °C. Харрисон сказал, что рифы — Большой Барьерный риф состоит из более чем 2900 отдельных рифов, простирающихся на 2300 километров в поперечнике, — будет сложной логистической задачей, поскольку для работы в течение нескольких месяцев до ожидаемых высоких волн потребуется около 800 опрыскивателей. Большой Барьерный риф настолько велик, что его можно увидеть из космоса, но он покрывает только 0,07% поверхности Земли. Харрисон признал, что этот новый подход сопряжен с потенциальными рисками, которые необходимо лучше понять. погодные условия и характер осадков также являются серьезной проблемой при засеве облаков. Это метод, при котором самолеты или дроны добавляют к облакам электрические заряды или химические вещества, такие как йодид серебра, для получения дождя. Объединенные Арабские Эмираты и Китай экспериментировали с технологией для борьбы с жарой. или загрязнение воздуха. Но такие меры вызывают большие споры — многие считают их очень опасными. Засев облаков и их осветление входят в число так называемых «геоинженерных» вмешательств. Критики говорят, что это слишком рискованно или отвлекает от сокращения выбросов.
В 2015 году физик Пьергумбер стал соавтором отчета Национального исследовательского совета о вмешательстве в климат, предупреждая о политических проблемах и проблемах управления. инвестировать 200 миллионов долларов в исследования. Пьеррумбер приветствовал исследования по осветлению океанских облаков, но обнаружил проблемы с распылительным оборудованием, разработанным в рамках продолжающегося исследовательского проекта. По его словам, технология может выйти из-под контроля». контроль, они не будут принимать решения».Австралийское правительство, подвергающееся резкой критике за бездействие в борьбе с климатическим кризисом и его зависимость от угольной энергетики, видит потенциал увеличения яркости океанских облаков. исследования, разработка технологий и тестирование более 30 вмешательств, включая осветление океанских облаков. Хотя масштабные инвестиционные меры, такие как Yun Zengliang, все еще вызывают споры. Экологические группы утверждают, что это может представлять экологические риски и отвлекать от усилий по ограничению выбросов парниковых газов.
Но даже если осветление облаков окажется эффективным, Харрисон не думает, что это будет долгосрочным решением для спасения Большого Барьерного рифа. последствия любого осветления вскоре будут преодолены. Вместо этого, утверждает Харрисон, цель состоит в том, чтобы выиграть время, пока страны снизят свои выбросы. «Слишком поздно надеяться, что мы сможем быстро сократить выбросы, чтобы спасти коралловые рифы, без какого-либо вмешательства».
Для достижения нулевого уровня выбросов к 2050 году потребуются инновационные решения в глобальном масштабе. партнерство с Rolex, но весь контент независим от редакционной политики. подробнее.