La corsa disperata per rinfrescare l'oceano prima che sia troppo tardi

Holly Jean Buck è borsista presso l'Istituto per l'ambiente e la sostenibilità dell'UCLA. Questo è un estratto adattato dal suo prossimo libro Dopo la geoingegneria: tragedia climatica, riparazione e restauro (September 2019, Verso Books).

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• Holly Jean Buck pagina di archivio

23 aprile 2019

Unsplash / Scott Webb

Le barriere coralline odorano di carne in decomposizione mentre sbiancano. Il tripudio di colori - giallo, viola, ceruleo - sfuma in un bianco spettrale mentre la carne dei coralli diventa traslucida e cade, lasciando i loro scheletri sotto sfocati con alghe simili a ragnatele.

I coralli vivono in simbiosi con un tipo di alga. Durante il giorno, le alghe fotosintetizzano e passano il cibo al corallo ospite. Durante la notte, i polipi del corallo estendono i loro tentacoli e catturano il cibo che passa. Solo 1 °C di riscaldamento degli oceani può interrompere questa relazione corallo-alghe. I coralli stressati espellono le alghe e, dopo ripetuti o prolungati episodi di tale sbiancamento, possono morire per stress da caldo, morire di fame senza che le alghe li nutrano o diventare più suscettibili alle malattie.

Questa storia faceva parte del nostro numero di maggio 2019

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La Grande Barriera Corallina australiana, in realtà un sistema di 2.300 chilometri (1.400 miglia) composto da quasi 3.000 barriere coralline separate, ha subito un grave sbiancamento negli ultimi anni. Daniel Harrison, un oceanografo australiano che esamina cosa si potrebbe fare per guadagnare più tempo per la Grande Barriera Corallina, afferma che la situazione sta diventando grave. Potrebbe esserci solo il 25% della copertura corallina di acque poco profonde rimasta dai tempi pre-antropogenici. Non lo sappiamo davvero, perché nessuno ha iniziato a fare rilevamenti prima del 1985, mi dice. Hai meno dell'1% dell'oceano nelle barriere coralline e il 25% di tutta la vita marina. Stiamo cercando di perdere tutto ciò molto rapidamente, in termini evolutivi. In termini di vita umana.

Le barriere coralline non sono solo pesci colorati e specie esotiche. Le scogliere proteggono le coste dalle tempeste; senza di loro, le onde che raggiungono alcune isole del Pacifico sarebbero alte il doppio. Oltre 500 milioni di persone dipendono dagli ecosistemi delle barriere coralline per cibo e mezzi di sussistenza. Anche se l'aumento della temperatura alla fine si stabilizza a 1,5 °C tra un secolo o due, non si sa quanto bene gli ecosistemi della barriera corallina sopravviveranno a un temporaneo superamento di temperature più elevate.

I coralli sono come i canarini nella miniera di carbone.

I coralli sono come i canarini nella miniera di carbone, dice Harrison: sono molto sensibili alla temperatura. Penso davvero che sia solo un presagio di cose a venire. Sai, l'ecosistema corallino potrebbe crollare per primo, ma penso che potrebbero esserci molti altri ecosistemi che lo seguiranno. La vita è molto resiliente, ma gli ecosistemi come li conosciamo non lo sono.

Anche gli ecosistemi artici, i ghiacciai di montagna e le foreste di sequoie in California sono ad alto rischio di variazioni anche minime della temperatura media globale. Così sono le specie che non possono muoversi rapidamente e trovare un'altra nicchia adatta. Sono le cose che vivono già agli estremi estremi della scala, e che non possono muoversi, giusto? dice Harrison. Quindi le barriere coralline, sai, sono già bloccate in alcune delle acque più calde. Se fa troppo caldo per loro lì, allora a) non possono muoversi e b) non hanno comunque nessun posto dove andare. E lo stesso con gli ecosistemi estremamente freddi. E lo stesso con le foreste di sequoie. Gli alberi non possono alzarsi e muoversi abbastanza velocemente per stare al passo con i cambiamenti climatici.

Lo spruzzatore di sale

Il gruppo di lavoro di Harrison ha formato squadre per esaminare diverse idee che potrebbero aiutare la barriera corallina a rimanere in vita. Ad esempio, l'oceano è pieno di acqua più fresca a profondità inferiori. Si chiedevano se potevano semplicemente pompare un po' di quell'acqua verso l'alto, ma si resero conto che sarebbe stato impossibile spostare abbastanza acqua per raffreddare l'intera barriera corallina.

Invece i ricercatori si sono concentrati sull'idea dell'illuminazione delle nubi marine, una forma di geoingegneria solare, in quanto aumenta la riflettività del pianeta. Spruzzare minuscole particelle di sale dall'acqua di mare fino al basso strato di nuvole che ricopre gran parte della superficie dell'oceano formerebbe microgoccioline di nuvole. Queste goccioline farebbero riflettere le nuvole di più sulla luce solare e potrebbero anche farle durare più a lungo, raffreddando l'area. La modellazione che il team di Harrison ha fatto finora suggerisce che con questo metodo potrebbe essere possibile raffreddare l'acqua tra 0,5 e 1 °C.

Il Marine Cloud Brightening Project, una collaborazione internazionale guidata dallo scienziato dell'atmosfera Robert Wood e colleghi dell'Università di Washington, ritiene che questo potrebbe essere un approccio scalabile. Kelly Wanser, consulente senior del progetto, descrive altri modi in cui gli scienziati stanno pensando di sostenere i coralli, come modificarli geneticamente o riprodurli per resistere ad acque più calde, o spostare coralli robusti in nuove aree e ripiantarli. Ma, dice, la portata del problema è come rafforzare le Montagne Rocciose. È enorme.

Al contrario, schiarire le nuvole marine è relativamente semplice. In sostanza, comporta la costruzione di dispositivi per spruzzare l'acqua di mare. Ci sono sicuramente alcune sfide tecniche da superare, ma il processo di base di prendere l'acqua di mare e filtrarla e poi spruzzarla, a dimensioni submicroniche, non è così difficile, dice Harrison. I suoi risultati di modellazione suggeriscono che probabilmente ci dovrebbero essere alcune stazioni un po' fuori dal mare, appena fuori dal bordo della piattaforma continentale, piattaforme galleggianti o navi che spruzzerebbero particelle nell'aria. L'intero progetto potrebbe costare da $ 150 a $ 300 milioni all'anno. Costoso, ma poi la barriera corallina porta circa 6 miliardi di dollari all'anno per l'economia australiana. Nella concezione di Harrison, non avresti bisogno di illuminare le nuvole tutto il tempo, e nemmeno ogni estate. Piuttosto, sarebbe stato fatto quando il corallo era a rischio di sbiancamento, il che richiederebbe circa due settimane di preavviso per raffreddare l'acqua al massimo.

Unsplash / Steve Halama

Ma, voglio dire, ci sono delle vere incognite qui, giusto? dice Harrison. Perché nessuno ha mai lavorato sul campo su questo.

Anche se l'ingegneria potrebbe essere relativamente semplice, è difficile sapere quanto bene funzionerebbe l'illuminazione delle nuvole marine, perché le nuvole sono davvero complesse. Se guardi fuori dal finestrino di un aeroplano, puoi vedere nuvole con tutti i tipi di strutture diverse, afferma Ben Kravitz dell'Università dell'Indiana, che lavora sul confronto delle simulazioni di modelli di geoingegneria. Si stanno muovendo. Alcuni di loro sono larghi un paio di metri, altri sono larghi decine di chilometri. Alcuni sono organizzati, altri no. Fondamentalmente, non puoi adattare tutto quel comportamento in un singolo modello.

A questa complessità si aggiungono le teleconnessioni nel sistema climatico, ovvero le nuvole in un luogo influenzano il tempo in un altro luogo. Quando stai cercando di raffreddare grandi aree, questi effetti a lunga distanza sono rilevanti. Ecco perché mi spaventa, il pensiero di fare schiarire le nuvole marine, dice Anthony Jones, uno scienziato del clima presso l'Università di Exeter. Le teleconnessioni sono quasi inevitabili e se riesci a raffreddare in modo significativo una determinata area, cambierai il clima e la risposta meteorologica.

Fare i conti con la geoingegneria in tutte le sue forme significa fare i conti con la perdita.

I modelli climatici più recenti potrebbero fornire stime migliori dell'efficacia dell'illuminazione delle nubi marine. Wanser del Marine Cloud Brightening Project afferma che il prossimo passo è costruire e testare ugelli per spruzzare acqua di mare. Ma è stato difficile raccogliere fondi, perché il progetto è visto come un esperimento di geoingegneria e le persone hanno paura della geoingegneria. Penso che abbiamo parlato con tutte le agenzie governative competenti che potrebbero supportarlo, e in sostanza non c'è nessuno disposto a dire 'Lo faremo semplicemente come scienza di base dell'aerosol cloud', dice. Dicono, 'No, il gatto è fuori dalla borsa, questa è geoingegneria. Dovremmo ottenere l'approvazione.'

Quindi l'illuminazione delle nuvole è una tecnica che potrebbe aiutare a salvare gli ecosistemi marini, ma non sappiamo quanto bene funzionerebbe e non possiamo scoprirlo perché lo stigma della geoingegneria rende difficile ottenere finanziamenti per la ricerca. Fortunatamente, non è l'unica opzione per provare a raffreddare gli oceani.

Unsplash / Thomas Peham

Le foreste di alghe

Gli alberi assorbono anidride carbonica, quindi è stato proposto di piantare masse di nuove foreste come un modo per ridurre le concentrazioni di anidride carbonica nell'atmosfera e quindi raffreddare la terra. Ma c'è solo così tanta terra disponibile. Entra nell'imboschimento oceanico, un concetto delineato in un documento del 2012 di Antoine de Ramon N'Yeurt dell'Università del Pacifico meridionale e colleghi. Questa proposta per la coltivazione di alghe per la rimozione del carbonio prevede diversi passaggi. Innanzitutto, le alghe devono crescere ed essere raccolte. Quindi viene messo in un digestore anaerobico, un grande serbatoio privo di ossigeno che scompone il materiale organico. Questo produce biogas, che contiene circa il 60% di metano e il 40% di anidride carbonica. Il metano può essere utilizzato come biocarburante, mentre l'anidride carbonica deve essere immagazzinata per evitare che ritorni nell'atmosfera. (Un'idea è di conservarla all'interno di un tubo che poggi sul fondo del mare, anche se potrebbe anche essere iniettata sottoterra.) Il vantaggio di utilizzare le alghe in questo modo è che crescono rapidamente e non richiedono terra asciutta, quindi non sarà in competizione con la produzione alimentare o le foreste.

N'Yeurt e i suoi colleghi ricercatori hanno calcolato che l'imboschimento del 9% della superficie oceanica mondiale e l'elaborazione dei biocarburanti risultanti potrebbe sostituire l'energia dei combustibili fossili, aumentare la produzione ittica sostenibile e rimuovere 53 miliardi di tonnellate di anidride carbonica dall'atmosfera ogni anno. Con emissioni attuali di circa 40 miliardi di tonnellate all'anno, ciò potrebbe significare effettivamente abbassare il livello di CO2 nel complesso.

L'implementazione rapida di Ocean Affforestation sarebbe uno sforzo nell'ordine di mettere un uomo sulla luna, ma sia meno costoso che probabilmente un ritorno sull'investimento molto migliore, hanno scritto gli autori del documento. Ma un tale sforzo richiede il coordinamento di molteplici campi scientifici e ingegneristici anche per formare progetti dimostrativi. Non ci sono istituzioni che lavorano su questo tipo di ricerca e sviluppo olistico.

D'altra parte, come per l'illuminazione delle nuvole, la tecnologia di base dell'imboschimento degli oceani è piuttosto semplice. Richiede progressi in cose come le tecniche a basso consumo energetico per la coltivazione e la raccolta delle alghe, l'efficiente separazione dei gas e la cattura e lo stoccaggio del carbonio, il tutto basato su cose che già sappiamo fare. L'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata per l'energia del governo degli Stati Uniti ha un programma da 22 milioni di dollari chiamato Mariner, acronimo di ricerca sulle macroalghe che ispira nuove risorse energetiche, per esplorare innovazioni che potrebbero dare il via a un'industria delle alghe.

La coltivazione delle alghe può avere anche altri vantaggi, come la pulizia dell'inquinamento agricolo. Il deflusso di fertilizzanti dall'agricoltura industriale riversa azoto e fosforo negli oceani. Un articolo del 2017 su Nature Scientific Reports afferma che l'industria cinese delle alghe rimuove già 75.000 tonnellate di azoto e 9.500 tonnellate di fosforo dalle acque costiere ogni anno e che solo il 150% in più di coltivazione di alghe potrebbe rimuovere tutto il fosforo che scorre nelle acque costiere cinesi, sebbene molto ne sarebbe necessario di più per affrontare l'azoto in eccesso.

Per sfruttare questi vantaggi avremo bisogno di un sistema ben progettato, ma in questo momento il settore è per lo più non regolamentato. Perché le alghe devono essere regolate? Per prima cosa, prevenire la diffusione di specie o malattie invasive. Ad esempio, una malattia batterica chiamata ghiaccio-ghiaccio infetta un'alga rossa chiamata Kappafico , trasformando i suoi rami in spettrali ghiaccioli bianchi. La malattia ha causato milioni di perdite di raccolti nelle Filippine e poi si è diffusa nelle fattorie in Tanzania e Mozambico.

Un'altra sfida è come rendere l'allevamento di alghe una parte esplicita della politica climatica. La definizione di pozzo di carbonio nell'ambito della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici è stata scritta per gli alberi. Non si adatta perfettamente al profilo delle alghe: il carbonio che estraggono viene facilmente decomposto e rilasciato di nuovo. Naturalmente, ci sono idee su come sequestrare la biomassa, affondandola nelle profondità marine o nei canyon sottomarini. Ma l'attuale politica delle Nazioni Unite significa che le alghe saranno coltivate principalmente per il cibo, i biocarburanti e altri prodotti, piuttosto che pensando espressamente al sequestro del carbonio.

Un altro ostacolo all'utilizzo delle alghe per la rimozione del carbonio è il cambiamento climatico stesso, che sta già decimando le foreste di alghe naturali, per esempio. Un rapporto scientifico descrive i ricci di mare che si stanno insediando dove un tempo si trovava la foresta di alghe; queste specie di acqua calda falciano tutto ciò che incontrano sul loro cammino. Apparentemente, sono quasi immuni dalla fame e alcune specie vivono per oltre cinque decenni. Quando sono stressati dalla fame, le loro mascelle e denti si allargano e formano fronti che marciano sul fondo del mare in cerca di cibo. Sono solo un esempio di come il cambiamento climatico renda più complicati tutti i tipi di agricoltura.

Frenare i ghiacciai

Oltre a sconvolgere gli ecosistemi, il riscaldamento degli oceani, ovviamente, aumenterà il livello del mare. Sono già da 13 a 20 centimetri (da 5 a 8 pollici) più alti rispetto al 1900. Nel 20° secolo, la maggior parte di questo aumento proveniva dall'espansione delle acque oceaniche man mano che diventavano più calde, ma ora gli effetti dello scioglimento dei ghiacciai e delle calotte glaciali hanno superato di gran lunga dilatazione termica. Si prevede che l'aumento prodotto dallo scioglimento dei ghiacciai sarà sbalorditivo, dell'ordine di metri per secolo.

Ma se potessimo progettare ghiacciai specifici per impedirne lo scioglimento? John Moore, un glaciologo e leader del programma di ricerca di geoingegneria cinese, ha recentemente esaminato questo aspetto e ha scritto un commento con i colleghi di Nature che delinea alcuni modi per farlo.

Un esempio riguarda due ghiacciai che gli scienziati dell'Antartide tengono d'occhio nervosi: Pine Island e Thwaites. L'acqua calda dell'oceano entra sotto di loro. La saggezza convenzionale dice che questo è inarrestabile e irreversibile, a causa della pendenza e della geometria del substrato roccioso. Ma Moore suggerisce che la costruzione di isole artificiali di fronte ai ghiacciai potrebbe sostenerli, bloccando il ghiaccio e trattenendolo come fanno le rocce e le isole naturali.

Un'altra tecnica sarebbe quella di estrarre l'acqua da sotto i ghiacciai per evitare che scivolino nell'oceano. I ghiacciai si trovano su ruscelli subglaciali, o sottili strati d'acqua, ma l'essiccazione di questi ruscelli potrebbe rallentare il loro scorrimento nel mare.

Moore dice che vede questo come un modo molto democratico ed egualitario di affrontare l'innalzamento del livello del mare: invece di cercare di costruire muri intorno a tutta la costa del mondo, il che in realtà significa che i paesi ricchi lo faranno più dei paesi poveri, ovviamente... puoi affrontare il problema alla fonte, dove hai qualcosa della scala di cento chilometri da affrontare invece di decine di migliaia di chilometri di costa da affrontare. L'esperienza ingegneristica esiste, dice: guarda cose come la costruzione del Canale di Suez o la costruzione del nuovo aeroporto di Hong Kong.

Quando ne abbiamo parlato con i glaciologi, all'inizio c'è molto orrore, aggiunge Moore. Chiaramente dovrai mettere alcune persone [in Antartide] con un sacco di cose. Questo sicuramente rovinerà l'ambiente e l'ecologia. Ma se confronti il ​​danno dovuto al crollo della calotta glaciale, questo è un po' sminuito.

Vivere tra le rovine

Le idee di Moore potrebbero essere solo un esperimento mentale per ora, ma abbiamo bisogno di più esperimenti mentali. Fare i conti con la geoingegneria in tutte le sue forme significa venire a patti con la perdita, esplorare cosa significa vivere tra le rovine, nella frase dell'antropologa Anna Tsing. La geoingegneria è uno shock per la mente delle persone che attualmente non si sentono come se stessero vivendo tra le rovine, che non hanno ancora affrontato le perdite subite. A Pechino, invece, dove vive Moore, è diverso, soprattutto a causa dell'inquinamento atmosferico. Non si può negare: tutti possono vedere cosa stiamo facendo, dice. Abbiamo combinato questo pasticcio; dovremmo chiarirlo. Non puoi fare affidamento sulla natura per farlo.

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