Forskare lappar moln för att rädda Stora barriärrevet

Det har varit en svällande sommar i Australien och koraller på Stora Barriärrevet visar tidiga tecken på stress. Myndigheter som hanterar världens största korallrevssystem förväntar sig ytterligare en blekningshändelse under de kommande veckorna – om det händer skulle det vara sjätte gången sedan dess. 1998 att en ökning av vattentemperaturen har utplånat stora delar av koraller som lever i otaliga havsdjur. Tre av dessa blekningshändelser som gör koraller mer mottagliga för sjukdomar och död har inträffat enbart under de senaste sex åren. När koraller upplever extrema och långvarig värmestress driver de ut algerna som lever i deras vävnader och blir helt vita. Detta kan få förödande effekter på tusentals arter av fisk, krabbor och andra marina arter som är beroende av korallrev för skydd och mat. För att bromsa korallhastigheten blekning orsakad av havets uppvärmning, tittar vissa forskare mot himlen efter en lösning. Specifikt tittar de på molnet.
Moln ger mer än bara regn eller snö. Under dagen fungerar molnen som gigantiska parasoller och reflekterar en del av solljuset från jorden tillbaka ut i rymden.Marina stratocumulusmoln är särskilt viktiga: de ligger på låg höjd, tjocka och täcker cirka 20 procent av det tropiska havet, kyler vattnet nedanför. Det är därför forskare undersöker om deras fysiska egenskaper kan ändras för att blockera mer solljus. På Stora barriärrevet hoppas man att viss välbehövlig lättnad kommer att ges till korallkolonier mitt i allt vanligare värmeböljor. Men det finns också projekt som syftar till global kylning som är mer kontroversiella.
Tanken bakom konceptet är enkel: skjut in stora mängder aerosoler i molnen ovanför havet för att öka deras reflektionsförmåga. Forskare har i årtionden vetat att partiklar i föroreningsspår som lämnats av fartyg, som liknar spår bakom flygplan, kan belysa befintliga moln. Det beror på att dessa partiklar skapar fröna för molndroppar;ju fler och mindre molndroppar desto vitare och bättre har molnets förmåga att reflektera solljus innan det träffar och värmer jorden.
Att skjuta in aerosoler av föroreningar i molnen är naturligtvis inte den rätta tekniken för att lösa problemet med global uppvärmning. Den avlidne brittiske fysikern John Latham föreslog 1990 att istället använda saltkristaller från avdunstande havsvatten. Havet är rikligt, milt och särskilt gratis. Hans kollega Stephen Salter, professor emeritus i teknik och design vid University of Edinburgh, föreslog då att man skulle sätta in en flotta på cirka 1 500 fjärrstyrda båtar som skulle segla på haven, suga vatten och spruta fin dimma i molnen för att göra molnen ljusare. När utsläppen av växthusgaser fortsätter att öka, ökar också intresset för Latham och Salters ovanliga förslag. Sedan 2006 har paret samarbetat med ett 20-tal experter från University of Washington, PARC och andra institutioner som en del av Oceanic Cloud Brightening Project (MCBP). Projektgruppen undersöker nu om att medvetet tillsätta havssalt till de låga, fluffiga stratocumulusmolnen ovanför havet skulle ha en kylande effekt på planeten.
Moln verkar vara särskilt benägna att ljusna upp längs västkusten i Nord- och Sydamerika och centrala och södra Afrika, säger Sarah Doherty, en atmosfärsforskare vid University of Washington i Seattle som har hanterat MCBP sedan 2018. Moln Vattendroppar bildas naturligt. på hav när fukt samlas runt saltkorn, men att tillsätta lite salt till dem kan öka molnens reflekterande kraft. Att ljusna upp det stora molntäcket över dessa lämpliga områden med 5 % kan kyla en stor del av världen, sa Doherty. Åtminstone är det vad datorsimuleringar tyder på."Våra fältstudier av att spruta ut havssaltpartiklar i moln i mycket liten skala kommer att hjälpa till att få en djupare förståelse av viktiga fysiska processer som kan leda till förbättrade modeller", sa hon.Småskaliga experiment av prototypenheten var planerade att börja 2016 på en plats nära Monterey Bay, Kalifornien, men de har försenats på grund av bristande finansiering och allmänhetens motstånd mot experimentets möjliga miljöpåverkan.
"Vi testar inte direkt ljusning av havsmoln av någon skala som påverkar klimatet," sa Doherty. Men kritiker, inklusive miljögrupper och opinionsbildningsgrupper som Carnegie Climate Governance Initiative, oroar sig för att även ett litet experiment kan oavsiktligt påverka den globala klimatet på grund av dess komplexa natur." Tanken att du kan göra detta i regional skala och i mycket begränsad skala är nästan en felaktighet, eftersom atmosfären och havet har importerat värme från andra håll", säger Ray Pierre Humbert, professor i fysik vid University of Oxford. Det finns också tekniska utmaningar. Det är ingen lätt uppgift att utveckla en spruta som på ett tillförlitligt sätt kan lysa upp moln, eftersom havsvatten tenderar att täppas till när salt ansamlas. För att ta itu med denna utmaning tog MCBP hjälp av Armand Neukermans, uppfinnaren av den ursprungliga bläckstråleskrivaren, som arbetade på Hewlett-Packard och Xerox fram till sin pensionering. Med ekonomiskt stöd från Bill Gates och andra veteraner inom teknikindustrin, designar Neukmans nu munstycken som kan spränga saltvattendroppar av rätt storlek (120 till 400 nanometer) i diameter) ut i atmosfären.
När MCBP-teamet förbereder sig för utomhustester har ett team av australiensiska forskare modifierat en tidig prototyp av MCBP-munstycket och testat det över Great Barrier Reef. Australien har upplevt en uppvärmning på 1,4°C sedan 1910, vilket överstiger det globala genomsnittet på 1,1° C, och Stora barriärrevet har förlorat mer än hälften av sina koraller på grund av havsuppvärmningen.
Molnljusning kan ge visst stöd för reven och deras invånare. För att uppnå detta försåg Southern Cross University ingenjörsoceanograf Daniel Harrison och hans team ett forskningsfartyg med turbiner för att pumpa ut vatten ur havet. I likhet med en snökanon utvinner turbinen vatten och spränger biljoner små droppar i luften genom sina 320 munstycken.Dropparna torkar i luften och lämnar efter sig salt saltlake, som teoretiskt sett blandas med låga stratocumulusmoln.
Teamets proof-of-concept-experiment i mars 2020 och 2021 – när koraller löper störst risk för blekning i slutet av den australiensiska sommaren – var för små för att väsentligt förändra molntäcket. Ändå blev Harrison överraskad av den hastighet med vilken salt rök drev upp mot himlen. Hans team flög drönare utrustade med lidarinstrument upp till 500 meter höga för att kartlägga plymens rörelse. I år kommer ett plan att täcka de återstående få metrarna för att bedöma eventuell reaktion i moln över 500 meter.
Teamet kommer också att använda luftprovtagare på ett andra forskningsfartyg och väderstationer på korallrev och i land för att studera hur partiklar och moln naturligt blandas för att förbättra sina modeller.” Sedan kan vi börja titta på hur moln blir ljusare, om det görs i större skala , kan påverka havet på önskvärda och oväntade sätt, säger Harrison.
Enligt modelleringen gjorda av Harrisons team skulle en minskning av ljuset ovanför revet med cirka 6 % minska temperaturen på reven på mitthyllan av Stora barriärrevet med motsvarande 0,6°C. Att skala upp tekniken för att täcka alla Rev – Stora barriärrevet består av mer än 2 900 enskilda rev som sträcker sig över 2 300 kilometer – kommer att vara en logistisk utmaning, sa Harrison, eftersom det skulle kräva att cirka 800 sprutstationer körs i månader innan förväntade höga vågor. Stora barriärrevet är så stor att den kan ses från rymden, men den täcker bara 0,07 % av jordens yta. Harrison erkände att det finns potentiella risker med detta nya tillvägagångssätt som måste förstås bättre. Molnet ljusnar upp, vilket kan störa molnen eller förändra lokala väder- och nederbördsmönster, är också ett stort problem med molnsådd. Det är en teknik som innebär att flygplan eller drönare lägger till elektriska laddningar eller kemikalier som silverjodid till molnen för att producera regn. Förenade Arabemiraten och Kina har experimenterat med tekniken för att hantera värme eller luftföroreningar. Men sådana åtgärder är oerhört kontroversiella – många anser dem vara mycket farliga. Molnsådd och ljusning är bland så kallade "geoengineering"-insatser. Kritiker säger att det är för riskabelt eller en distraktion från att minska utsläppen.
2015 var fysikern Pierrehumbert medförfattare till en rapport från National Research Council om klimatintervention, varning för politiska frågor och styrelsefrågor. Men en ny rapport från akademin, som släpptes i mars 2021, tog en mer stödjande hållning till geoengineering och rekommenderade att den amerikanska regeringen investera 200 miljoner dollar i forskning. Pierrehumbert välkomnade forskningen som gjorde havsmolnet ljusare, men fann problem med sprayutrustningen som utvecklats som en del av ett pågående forskningsprojekt. Tekniken kan gå ur hand, sa han. kontroll, det kommer inte att vara de som fattar besluten.”Den australiensiska regeringen har hårt kritiserats för passivitet för att ta itu med klimatkrisen och dess beroende av koleldad kraftproduktion, ser havsmolnen ljusna upp potentialen. I april 2020 lanserade den ett program på 300 miljoner dollar för att återställa Stora barriärrevet i april 2020 – denna finansiering har finansierat forskning, teknikutveckling och testning av mer än 30 ingrepp, inklusive ljusning av havsmoln. Även om de massiva investeringsåtgärderna som Yun Zengliang fortfarande är kontroversiella. Miljögrupper hävdar att detta kan utgöra ekologiska risker och distrahera ansträngningarna att begränsa utsläppen av växthusgaser.
Men även om molnljusning visar sig vara effektiv, tror Harrison inte att det kommer att vara en långsiktig lösning för att rädda Stora barriärrevet. ”Ljusande moln kan bara ge begränsad kylning”, sa han, och med klimatkrisen som sannolikt kommer att förvärras, effekterna av eventuell ljusning kommer snart att övervinnas. Istället, hävdar Harrison, är målet att köpa tid medan länder sänker sina utsläpp.” Det är för sent att hoppas att vi snabbt kan minska utsläppen för att rädda korallreven utan någon inblandning.”
För att uppnå nettonollutsläpp till 2050 krävs innovativa lösningar på global skala. I den här serien lyfter Wired, i samarbete med initiativet Rolex Forever Planet, fram individer och samhällen som arbetar för att lösa några av våra mest pressande miljöutmaningar. Den producerades i partnerskap med Rolex, men allt innehåll är redaktionellt oberoende.läs mer.