Den desperata kapplöpningen för att kyla ner havet innan det är för sent

Holly Jean Buck är stipendiat vid UCLA:s Institute of the Environment and Sustainability. Detta är ett anpassat utdrag ur hennes kommande bok Efter Geoengineering: Klimattragedi, reparation och restaurering (september 2019, Verso Books).

Förbi

• Holly Jean Buck arkivsida

23 april 2019

Unsplash / Scott Webb

Korallreven luktar ruttnande kött när de bleker. Upploppet av färger – gult, violett, cerulean – bleknar till spöklikt vitt när korallernas kött blir genomskinligt och faller av och lämnar deras skelett under luddiga med spindelvävsliknande alger.

Koraller lever i symbios med en typ av alger. Under dagen fotosyntetiserar algerna och skickar mat till korallvärden. Under natten sträcker korallpolyperna ut sina tentakler och fångar förbipasserande mat. Bara 1 °C av havsuppvärmningen kan bryta ner detta förhållande mellan korall och alger. De stressade korallerna driver ut algerna och efter upprepade eller långvariga episoder av sådan blekning kan de dö av värmestress, svälta utan att algerna matar dem eller bli mer mottagliga för sjukdomar.

Den här historien var en del av vårt majnummer 2019

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Australiens Stora Barriärrev - faktiskt ett 2 300 kilometer (1 400 mil) system som består av nästan 3 000 separata rev - har drabbats av allvarlig blekning under de senaste åren. Daniel Harrison, en australisk oceanograf som tittar på vad som kan göras för att köpa mer tid till Stora barriärrevet, säger att situationen blir svår. Det kan finnas så lite som 25 % av koralltäcket på grunt vatten kvar från pre-antropogena tider. Vi vet inte riktigt, för ingen började mäta före 1985, säger han till mig. Du har mindre än 1 % av havet i korallrev och 25 % av allt marint liv. Vi tittar på att förlora allt detta ganska snabbt, i evolutionära termer. I mänskliga livstidstermer.

Korallrev handlar inte bara om färgglada fiskar och exotiska arter. Rev skyddar kusterna från stormar; utan dem skulle vågorna som når vissa Stillahavsöar vara dubbelt så höga. Över 500 miljoner människor är beroende av revens ekosystem för mat och försörjning. Även om temperaturökningen så småningom stabiliserar sig på 1,5 °C ett eller två århundraden från nu, är det inte känt hur väl korallrevens ekosystem kommer att överleva en tillfällig översvämning till högre temperaturer.

Korallerna är som kanariefågeln i kolgruvan.

Korallerna är som kanariefågeln i kolgruvan, säger Harrison: De är väldigt temperaturkänsliga. Jag tror verkligen att det bara är ett förebud om vad som kommer. Du vet, korallekosystemet kan kollapsa först, men jag tror att det kan finnas en hel del fler ekosystem som kommer att följa det. Livet är mycket motståndskraftigt, men ekosystemen som vi känner dem är inte det.

Arktiska ekosystem, bergsglaciärer och redwoodskogarna i Kalifornien löper också stor risk från även små förändringar i den globala medeltemperaturen. Så även arter som inte kan röra sig snabbt och hitta en annan lämplig nisch. Det är de saker som redan lever i den typen av extrema ändar av skalan, och som inte kan röra sig, eller hur? säger Harrison. Så korallrev - du vet, de har redan fastnat i några av de varmaste vattnen. Om det blir för varmt för dem där, då a) de kan inte röra sig, och b) de har ingenstans att ta vägen ändå. Och samma sak med de extremt kalla ekosystemen. Och samma sak med redwoodskogarna. Träd kan inte resa sig och röra sig tillräckligt snabbt för att hålla jämna steg med klimatförändringarna.

Saltsprutan

Harrisons arbetsgrupp bildade team för att titta på olika idéer som kunde hjälpa revet att hålla sig vid liv. Till exempel är havet fullt av kallare vatten på lägre djup. De undrade om de bara kunde pumpa en del av vattnet uppåt men insåg att det skulle vara omöjligt att flytta tillräckligt med vatten för att kyla hela revet.

Istället tog forskarna in sig på idén om att marina moln ljusnar upp - en form av solenergiteknik, genom att det ökar planetens reflektionsförmåga. Att spruta små saltpartiklar från havsvatten upp i det låga molnskiktet som täcker mycket av havets yta skulle bilda molnmikroproppar. Dessa droppar skulle få molnen att reflektera mer solljus och kan också få dem att hålla längre, vilket kyler området. Modelleringen Harrisons team har gjort hittills tyder på att med denna metod kan det vara möjligt att kyla vattnet med mellan 0,5 och 1 °C.

Marine Cloud Brightening Project, ett internationellt samarbete som leds av atmosfärsforskaren Robert Wood och kollegor vid University of Washington, tror att detta kan vara ett skalbart tillvägagångssätt. Kelly Wanser, en senior rådgivare till projektet, beskriver andra sätt som forskare tänker på att upprätthålla koraller, som att genetiskt modifiera eller föda upp dem för att tåla varmare vatten, eller flytta robusta koraller till nya områden och återplantera dem. Men, säger hon, problemets omfattning är som att förstärka Klippiga bergen. Det är massivt.

Däremot är det relativt enkelt att ljusna upp marina moln. I huvudsak innebär det att bygga anordningar för att spruta havsvatten. Det finns säkert några tekniska utmaningar att övervinna, men den grundläggande processen att bara ta havsvatten och filtrera det och sedan spruta ut det, i submikronstorlek, är inte så svårt, säger Harrison. Hans modelleringsresultat tyder på att det förmodligen skulle behöva finnas några stationer en bit ut på havet, precis utanför kanten av kontinentalsockeln – flytande plattformar eller fartyg som skulle spraya partiklar i luften. Hela projektet kan kosta $150 till $300 miljoner per år. Dyrt, men sedan tillför revet uppskattningsvis 6 miljarder dollar varje år till den australiensiska ekonomin. I Harrisons uppfattning skulle du inte behöva lysa upp molnen hela tiden, eller ens varje sommar. Snarare skulle det göras när korallen riskerade att bleka, vilket skulle kräva cirka två veckors förvarning för att kyla ner vattnet maximalt.

Unsplash / Steve Halama

Men jag menar, det finns några verkliga okända här, eller hur? säger Harrison. För ingen har någonsin gjort något fältarbete på detta.

Även om tekniken kan vara relativt enkel, är det svårt att veta hur väl marin molnljusning skulle fungera, eftersom moln är riktigt komplexa. Om du tittar ut genom fönstret på ett flygplan kan du se moln med alla möjliga olika strukturer, säger Ben Kravitz från Indiana University, som arbetar med att jämföra geoengineering-modellsimuleringar. De flyttar. Några av dem är ett par meter tvärs över, några av dem är tiotals kilometer tvärs över. Vissa av dem är organiserade, andra inte. I grund och botten kan du inte passa allt det beteendet i någon enskild modell.

Utöver denna komplexitet är teleanslutningar i klimatsystemet – det vill säga moln på en plats påverkar vädret på en annan plats. När du försöker kyla stora ytor är dessa långväga effekter relevanta. Det är därför det skrämmer mig, tanken på att göra marina moln ljusare, säger Anthony Jones, klimatforskare vid University of Exeter. Teleanslutningarna är nästan oundvikliga, och om du kan kyla ett visst område avsevärt kommer du att förändra klimatet och väderresponsen.

Att räkna med geoengineering i alla dess former innebär att komma överens med förlust.

Nyare klimatmodeller kan ge bättre uppskattningar av hur effektiv marint molnljusning kan vara. Wanser från Marine Cloud Brightening Project säger att nästa steg är att bygga och testa munstycken för att spruta havsvatten. Men det har varit svårt att skaffa finansiering, eftersom projektet ses som ett geoteknikexperiment och folk är rädda för geoteknik. Jag tror att vi pratade med alla relevanta statliga myndigheter som kunde stödja detta, och i grunden finns det ingen som är villig att säga 'Vi kommer bara att göra det som moln-aerosol-basvetenskapen', säger hon. De säger: 'Nej, katten är ute ur påsen - det här är geoteknik. Vi skulle behöva få godkännande.'

Så molnljusning är en teknik som kan hjälpa till att rädda marina ekosystem, men vi vet inte hur bra det skulle fungera, och vi kan inte ta reda på det eftersom stigmat av geoteknik gör det svårt att få forskningsfinansiering. Lyckligtvis är det inte det enda alternativet för att försöka kyla ner haven.

Unsplash / Thomas Peham

Tångskogarna

Träd suger upp koldioxid, och därför har plantering av massor av nya skogar föreslagits som ett sätt att sänka koldioxidkoncentrationerna i atmosfären och därmed kyla jorden. Men det finns bara så mycket mark tillgängligt. Enter ocean forestation, ett koncept som beskrivs i en artikel från 2012 av Antoine de Ramon N'Yeurt från University of the South Pacific och kollegor. Detta förslag om att odla tång för att avlägsna kol har flera steg. Först måste tången växa och skördas. Sedan läggs den i en anaerob kokare - en stor, syrefri tank som bryter ner det organiska materialet. Det ger biogas, som är cirka 60 % metan och 40 % koldioxid. Metanet kan användas som biobränsle, medan koldioxiden måste lagras för att den inte ska gå tillbaka till atmosfären. (En idé är att förvara det inuti ett rör som skulle vila på havsbotten, men det kan också injiceras under jorden.) Fördelen med att använda tång på detta sätt är att det växer snabbt och inte kräver torrt land, så det kommer inte att konkurrera med livsmedelsproduktion eller skogar.

N’Yeurt och hans forskarkollegor beräknade att beskogning av 9 % av världens havsyta och bearbetning av de resulterande biobränslena kan ersätta fossilbränsleenergi, öka hållbar fiskproduktion och ta bort 53 miljarder ton koldioxid från atmosfären varje år. Med nuvarande utsläpp på cirka 40 miljarder ton per år kan detta innebära att man faktiskt sänker CO2-nivån totalt sett.

Att snabbt implementera havsskogsplantering skulle vara ett försök i storleksordningen att sätta en man på månen, men både billigare och sannolikt en mycket bättre avkastning på investeringen, skrev tidningens författare. Men en sådan ansträngning kräver samordning från flera vetenskapliga och tekniska områden för att till och med bilda demonstrationsprojekt. Det finns inga institutioner som arbetar med den här typen av holistisk forskning och utveckling.

Å andra sidan, som med molnljusning, är den grundläggande tekniken för beskogning av havet ganska enkel. Det kräver framsteg inom saker som lågenergitekniker för att odla och skörda tång, effektiv gasseparering och kolavskiljning och lagring – allt bygger på saker vi redan vet hur man gör. Den amerikanska regeringens Advanced Research Projects Agency for Energy har ett program på 22 miljoner dollar som heter Mariner, en akronym för makroalgforskning som inspirerar nya energiresurser, för att utforska innovationer som kan kickstarta en tångindustri.

Odling av sjögräs kan också ha andra fördelar, som att sanera föroreningar från jordbruket. Gödselavrinning från industriellt jordbruk häller ut kväve och fosfor i haven. En artikel från 2017 i Nature Scientific Reports sa att Kinas tångindustri redan tar bort 75 000 ton kväve och 9 500 ton fosfor från kustvattnen varje år - och att bara 150 % mer tångodling skulle kunna ta bort all fosfor som strömmar in i kinesiskt kustvatten. mer skulle behövas för att hantera överskottet av kväve.

För att fånga dessa fördelar behöver vi ett väldesignat system, men just nu är branschen mestadels oreglerad. Varför behöver tång regleras? Dels för att förhindra spridning av invasiva arter eller sjukdomar. Till exempel, en bakteriesjukdom som kallas is-is infekterar en röd tång som kallas Kappaphycus , förvandlar dess grenar till hemska vita istappar. Sjukdomen orsakade miljontals skördförluster i Filippinerna och spred sig sedan till gårdar i Tanzania och Moçambique.

En annan utmaning är hur man gör tångodling till en uttrycklig del av klimatpolitiken. Definitionen av en kolsänka enligt FN:s ramkonvention om klimatförändringar skrevs för träd. Det passar inte riktigt profilen för sjögräs - kolet de drar ner bryts lätt ner och släpps ut igen. Naturligtvis finns det idéer om hur man kan binda biomassan – sänka den i djuphavet eller i ubåtskajoner. Men den nuvarande FN-policyn innebär att tång i första hand kommer att odlas för livsmedel, biobränslen och andra produkter, snarare än med kolbindning i åtanke.

Ännu ett hinder för att använda tång för att ta bort kol är själva klimatförändringen, som till exempel redan decimerar naturliga kelpskogar. En vetenskaplig rapport beskriver de kargar som slår sig ner där kelpskogen brukade vara; dessa varmvattenarter klipper ner allt i deras väg. Tydligen är de nästan immuna mot svält och vissa arter lever i över fem decennier. När de stressas av hunger förstoras deras käkar och tänder faktiskt, och de bildar fronter som marscherar över havsbotten på jakt efter mat. De är bara ett exempel på hur klimatförändringar gör alla typer av jordbruk svårare.

Bromsar på glaciärer

Förutom att rubba ekosystemen kommer havsuppvärmningen naturligtvis att höja havsnivån. De är redan 13 till 20 centimeter (5 till 8 tum) högre än år 1900. Under 1900-talet kom det mesta av denna ökning från havsvattnet som expanderade när de blev varmare, men nu har effekterna av smältande glaciärer och inlandsisar överträffat termisk expansion. Uppgången som produceras av smältande glaciärer förväntas bli häpnadsväckande - i storleksordningen meter per sekel.

Men tänk om vi kunde konstruera specifika glaciärer för att hindra dem från att smälta? John Moore, en glaciolog och ledare för Kinas forskningsprogram för geoengineering, har nyligen undersökt detta, och han skrev en kommentar med kollegor i Nature som beskriver några sätt att göra det.

Ett exempel involverar två antarktiska glaciärer som forskare har ett nervöst öga på: Pine Island och Thwaites. Varmt havsvatten kommer in under dem. Konventionell visdom säger att detta är ostoppbart och oåterkalleligt, på grund av berggrundens lutning och geometri. Men Moore föreslår att att bygga konstgjorda öar framför glaciärerna kan stötta dem, fästa isen och hålla tillbaka den som naturliga stenar och öar gör.

En annan teknik skulle vara att utvinna vatten under glaciärerna för att hindra dem från att glida ut i havet. Glaciärer sitter på subglaciala bäckar, eller tunna lager av vatten, men att torka dessa bäckar kan sakta ner deras glidning i havet.

Moore säger att han ser detta som ett mycket demokratiskt, jämlikt sätt att hantera havsnivåhöjningar: Istället för att försöka bygga murar runt hela världens kustlinje – vilket faktiskt betyder att de rika länderna kommer att göra det mer än de fattiga länderna, förstås – du kan ta itu med problemet vid källan, där du har något i skalan av hundra kilometer att ta itu med istället för tiotusentals kilometer kustlinje att ta itu med. Den tekniska expertisen finns, säger han – titta på saker som byggandet av Suezkanalen eller byggandet av Hongkongs nya flygplats.

När vi har pratat om det här med glaciologer finns det mycket skräck i början, tillägger Moore. Det är klart att du kommer att behöva sätta vissa människor [i Antarktis] med en massa saker. Det kommer definitivt att störa miljön och ekologin. Men om du jämför skadorna på grund av inlandsisens kollaps, så är det lite dvärg.

Bor i ruinerna

Moores idéer kanske bara är ett tankeexperiment för tillfället, men vi behöver fler tankeexperiment. Att räkna med geoengineering i alla dess former innebär att komma överens med förlust – att utforska vad det innebär att leva i ruinerna, enligt antropologen Anna Tsings fras. Geoengineering kommer som en chock för människor som för närvarande inte känner sig som om de bor i ruinerna, som ännu inte har kommit överens med förlusterna som upplevs. Men i Peking, där Moore bor, är det annorlunda, särskilt på grund av luftföroreningar. Det finns inget förnekande – alla kan se vad vi gör, säger han. Vi har gjort den här röran; vi borde reda ut det. Du kan inte lita på att naturen gör det.

Dölj