Wetenschappers repareren wolken om het Great Barrier Reef te redden

Het is een bloedhete zomer geweest in Australië en de koralen op het Great Barrier Reef vertonen vroege tekenen van stress. Autoriteiten die 's werelds grootste koraalrifsysteem beheren, verwachten de komende weken opnieuw een verbleking - als dat gebeurt, zou het de zesde keer zijn sinds 1998 dat een sterke stijging van de watertemperaturen grote stukken koraal heeft weggevaagd die talloze zeedieren bewonen. langdurige hittestress verdrijven ze de algen die in hun weefsels leven en worden ze volledig wit. Dit kan verwoestende gevolgen hebben voor duizenden soorten vissen, krabben en andere mariene soorten die afhankelijk zijn van koraalriffen voor beschutting en voedsel. verbleking veroorzaakt door de opwarming van de oceaan, sommige wetenschappers kijken naar de lucht voor een oplossing. Ze kijken met name naar de wolk.
Wolken brengen meer dan alleen regen of sneeuw. Overdag gedragen de wolken zich als gigantische parasols, die een deel van het zonlicht van de aarde weerkaatsen in de ruimte.Mariene stratocumuluswolken zijn bijzonder belangrijk: ze bevinden zich op lage hoogte, zijn dik en bedekken ongeveer 20 procent van de tropische oceaan, waardoor het water eronder afkoelt. Daarom onderzoeken wetenschappers of hun fysieke eigenschappen kunnen worden gewijzigd om meer zonlicht te blokkeren. Op het Great Barrier Reef hoopt men dat de broodnodige verlichting zal worden geboden aan koraalkolonies steeds vaker voorkomende hittegolven. Maar er zijn ook projecten gericht op wereldwijde afkoeling die meer controversieel zijn.
Het idee achter het concept is eenvoudig: spuit grote hoeveelheden aerosolen in de wolken boven de oceaan om hun weerkaatsing te vergroten. Wetenschappers weten al tientallen jaren dat deeltjes in vervuilingssporen achtergelaten door schepen, die veel lijken op sporen achter vliegtuigen, bestaande wolken. Dat komt omdat deze deeltjes de zaden creëren voor wolkendruppels;hoe meer en kleiner de wolkendruppels, hoe witter en beter het vermogen van de wolk om zonlicht te weerkaatsen voordat het de aarde raakt en verwarmt.
Natuurlijk is het spuiten van aërosolen van verontreinigende stoffen in wolken niet de juiste technologie om het probleem van de opwarming van de aarde op te lossen. De overleden Britse natuurkundige John Latham had in 1990 voorgesteld om in plaats daarvan zoutkristallen uit verdampend zeewater te gebruiken. zijn collega Stephen Salter, emeritus hoogleraar engineering en design aan de Universiteit van Edinburgh, stelde toen voor om een ​​vloot van ongeveer 1.500 op afstand bestuurbare boten in te zetten die de oceanen zouden bevaren, water zouden opzuigen en fijne nevel in de wolken zouden sproeien om de wolken te maken terwijl de uitstoot van broeikasgassen blijft stijgen, neemt ook de belangstelling voor het ongebruikelijke voorstel van Latham en Salter toe. Sinds 2006 werkt het paar samen met ongeveer 20 experts van de Universiteit van Washington, PARC en andere instellingen als onderdeel van het Oceanic Cloud Brightening Project (MCBP). Het projectteam onderzoekt nu of het opzettelijk toevoegen van zeezout aan de lage, pluizige stratocumuluswolken boven de oceaan een verkoelend effect zou hebben op de planeet.
Wolken lijken bijzonder gevoelig voor opheldering langs de westkust van Noord- en Zuid-Amerika en Midden- en Zuid-Afrika, zei Sarah Doherty, een atmosferische wetenschapper aan de Universiteit van Washington in Seattle die MCBP beheert sinds 2018. Wolken Waterdruppels vormen zich van nature op oceanen wanneer vocht zich verzamelt rond zoutkorrels, maar het toevoegen van een beetje zout kan het reflecterende vermogen van wolken vergroten. Door de grote bewolking boven deze geschikte gebieden met 5% op te fleuren, zou een groot deel van de wereld kunnen afkoelen, zei Doherty. Dat is tenminste wat computersimulaties suggereren. "Onze veldstudies van het op zeer kleine schaal in wolken spuiten van zeezoutdeeltjes zullen helpen om een ​​beter begrip te krijgen van de belangrijkste fysieke processen die kunnen leiden tot verbeterde modellen", zei ze. Kleinschalige experimenten van het prototype-apparaat zouden in 2016 beginnen op een locatie in de buurt van Monterey Bay, Californië, maar ze hebben vertraging opgelopen vanwege een gebrek aan financiering en publieke oppositie tegen de mogelijke milieu-impact van het experiment.
"We testen niet direct het ophelderen van oceaanwolken op welke schaal dan ook die het klimaat beïnvloeden", zei Doherty. Critici, waaronder milieugroeperingen en belangengroepen zoals het Carnegie Climate Governance Initiative, maken zich echter zorgen dat zelfs een klein experiment onbedoeld het wereldwijde klimaat kan beïnvloeden. klimaat vanwege de complexe aard ervan. "Het idee dat je dit op regionale schaal en op zeer beperkte schaal kunt doen, is bijna een misvatting, omdat de atmosfeer en de oceaan warmte van elders hebben geïmporteerd", zegt Ray Pierre Humbert, professor in natuurkunde aan de Universiteit van Oxford. Er zijn ook technische uitdagingen. Het ontwikkelen van een sproeier die op betrouwbare wijze wolken kan oplichten, is geen gemakkelijke taak, aangezien zeewater de neiging heeft te verstoppen naarmate het zout zich ophoopt. Om deze uitdaging aan te gaan, riep MCBP de hulp in van Armand Neukermans, de uitvinder van de oorspronkelijke inkjetprinter, die tot aan zijn pensionering bij Hewlett-Packard en Xerox werkte. Met financiële steun van Bill Gates en andere veteranen uit de technische industrie ontwerpt Neukmans nu spuitmonden die zoutwaterdruppels van de juiste grootte (120 tot 400 nanometer) kunnen wegblazen in diameter) in de atmosfeer.
Terwijl het MCBP-team zich voorbereidt op buitentesten, heeft een team van Australische wetenschappers een vroeg prototype van het MCBP-mondstuk aangepast en boven het Great Barrier Reef getest. Australië heeft sinds 1910 een opwarming van 1,4°C doorgemaakt, wat het wereldwijde gemiddelde van 1,1° overschrijdt. C, en het Great Barrier Reef heeft meer dan de helft van zijn koralen verloren door de opwarming van de oceaan.
Het ophelderen van wolken kan enige ondersteuning bieden voor riffen en hun bewoners. Om dit te bereiken, rustten Daniel Harrison, technisch oceanograaf van de Southern Cross University, en zijn team een ​​onderzoeksschip uit met turbines om water uit de oceaan te pompen. Net als een sneeuwkanon onttrekt de turbine water en blaast biljoenen kleine druppeltjes de lucht in door zijn 320 mondstukken. De druppeltjes drogen in de lucht en laten een zoute pekel achter, die zich theoretisch vermengt met lage stratocumuluswolken.
De proof-of-concept-experimenten van het team in maart 2020 en 2021 - wanneer koralen het meeste risico lopen te verbleken aan het einde van de Australische zomer - waren te klein om de bewolking aanzienlijk te veranderen. Toch was Harrison verrast door de snelheid waarmee de zilte rook dreef de lucht in. Zijn team vloog met drones uitgerust met lidar-instrumenten tot 500 meter hoog om de beweging van de pluim in kaart te brengen. Dit jaar zal een vliegtuig de resterende meters afleggen om eventuele reacties in wolken boven 500 meter te beoordelen.
Het team zal ook luchtmonsternemers gebruiken op een tweede onderzoeksschip en weerstations op koraalriffen en aan de wal om te bestuderen hoe deeltjes en wolken zich op natuurlijke wijze vermengen om hun modellen te verbeteren. , kan de oceaan op wenselijke en onverwachte manieren beïnvloeden, 'zei Harrison.
Volgens de modellen van het team van Harrison zou een vermindering van het licht boven het rif met ongeveer 6% de temperatuur van de riffen op de middelste plank van het Great Barrier Reef doen dalen met het equivalent van 0,6°C. riffen - het Great Barrier Reef bestaat uit meer dan 2.900 individuele riffen met een doorsnede van 2.300 kilometer - zal een logistieke uitdaging zijn, zei Harrison, omdat er ongeveer 800 spraystations nodig zouden zijn om maandenlang te werken voordat hoge golven worden verwacht. is zo groot dat het vanuit de ruimte kan worden gezien, maar beslaat slechts 0,07% van het aardoppervlak. Harrison erkende dat er potentiële risico's verbonden zijn aan deze nieuwe benadering die beter begrepen moeten worden. weer- en regenpatronen, is ook een groot probleem bij cloud seeding. Het is een techniek waarbij vliegtuigen of drones elektrische ladingen of chemicaliën zoals zilverjodide aan wolken toevoegen om regen te produceren. De Verenigde Arabische Emiraten en China hebben geëxperimenteerd met de technologie om hitte aan te pakken of luchtvervuiling. Maar dergelijke maatregelen zijn enorm controversieel – velen beschouwen ze als zeer gevaarlijk. Cloud seeding en verheldering behoren tot zogenaamde "geo-engineering"-interventies. Critici zeggen dat het te riskant is of afleidt van het verminderen van emissies.
In 2015 was natuurkundige Pierrehumbert co-auteur van een rapport van de National Research Council over klimaatinterventie, waarin hij waarschuwde voor politieke en bestuurskwesties. Maar een nieuw rapport van de academie, uitgebracht in maart 2021, nam een ​​meer ondersteunend standpunt in over geo-engineering en adviseerde de Amerikaanse investeer $ 200 miljoen in onderzoek. Pierrehumbert verwelkomde het onderzoek naar het ophelderen van de oceaanwolk, maar vond problemen met de spuitapparatuur die was ontwikkeld als onderdeel van een lopend onderzoeksproject. De technologie zou uit de hand kunnen lopen, zei hij. "Wetenschappers die zeggen dat het geen vervanging is voor emissies controle, zij zullen niet degenen zijn die de beslissingen nemen.”De Australische regering is zwaar bekritiseerd vanwege het nalaten om de klimaatcrisis aan te pakken en haar afhankelijkheid van kolengestookte elektriciteitsopwekking, ziet oceaanwolken ophelderend potentieel. In april 2020 lanceerde het een programma van $ 300 miljoen om het Great Barrier Reef in april 2020 te herstellen - deze financiering heeft gefinancierd onderzoek, technologische ontwikkeling en testen van meer dan 30 interventies, waaronder het ophelderen van oceaanwolken. Hoewel de enorme investeringsmaatregelen zoals Yun Zengliang nog steeds controversieel zijn. Milieugroepen beweren dat dit ecologische risico's kan opleveren en afleidt van inspanningen om de uitstoot van broeikasgassen te beperken.
Maar zelfs als het ophelderen van wolken effectief blijkt te zijn, denkt Harrison niet dat het een langetermijnoplossing zal zijn om het Great Barrier Reef te redden. de effecten van elke verheldering zullen snel worden overwonnen. In plaats daarvan, betoogt Harrison, is het doel om tijd te kopen terwijl landen hun uitstoot verlagen. "Het is te laat om te hopen dat we de uitstoot snel kunnen verminderen om koraalriffen te redden zonder enige tussenkomst."
Om tegen 2050 een netto-nulemissie te bereiken, zijn innovatieve oplossingen op wereldschaal nodig. In deze serie belicht Wired, in samenwerking met het Rolex Forever Planet-initiatief, individuen en gemeenschappen die werken aan het oplossen van enkele van onze meest urgente milieu-uitdagingen. Het werd geproduceerd in samenwerking met Rolex, maar alle inhoud is redactioneel onafhankelijk.meer informatie.