Wissenschaftler flicken Wolken, um das Great Barrier Reef zu retten

Es war ein schwüler Sommer in Australien und die Korallen am Great Barrier Reef zeigen erste Anzeichen von Stress. Die Behörden, die das größte Korallenriffsystem der Welt verwalten, rechnen in den kommenden Wochen mit einer weiteren Bleiche – wenn das passiert, wäre es das sechste Mal seither 1998, dass ein Anstieg der Wassertemperaturen große Korallenflächen ausgelöscht hat, die unzählige Meeresbewohner bewohnen. Drei dieser Bleichereignisse, die Korallen anfälliger für Krankheiten und Tod machen, ereigneten sich allein in den letzten sechs Jahren. Wenn Korallen extreme und Bei längerem Hitzestress stoßen sie die in ihrem Gewebe lebenden Algen aus und werden vollständig weiß. Dies könnte verheerende Auswirkungen auf Tausende von Fisch-, Krabben- und anderen Meeresarten haben, die auf Korallenriffe als Schutz und Nahrung angewiesen sind. Um das Wachstum der Korallen zu verlangsamen Einige Wissenschaftler blicken in den Himmel, um eine Lösung für das durch die Erwärmung der Ozeane verursachte Ausbleichen zu finden. Konkret blicken sie auf die Wolke.
Wolken bringen mehr als nur Regen oder Schnee. Tagsüber wirken die Wolken wie riesige Sonnenschirme und reflektieren einen Teil des Sonnenlichts von der Erde zurück in den Weltraum. Besonders wichtig sind marine Stratocumuluswolken: Sie befinden sich in geringer Höhe, sind dick und bedecken etwa 20 m Prozent des tropischen Ozeans abkühlen und das Wasser darunter abkühlen. Aus diesem Grund erforschen Wissenschaftler, ob ihre physikalischen Eigenschaften verändert werden können, um mehr Sonnenlicht zu blockieren. Am Great Barrier Reef hofft man, dass den Korallenkolonien inmitten des Great Barrier Reef die dringend benötigte Erleichterung verschafft wird immer häufiger auftretende Hitzewellen. Es gibt aber auch Projekte zur globalen Abkühlung, die umstrittener sind.
Die Idee hinter dem Konzept ist einfach: Man schießt große Mengen Aerosole in die Wolken über dem Ozean, um deren Reflexionsvermögen zu erhöhen. Wissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass Partikel in Verschmutzungsspuren, die von Schiffen hinterlassen werden und denen Spuren hinter Flugzeugen sehr ähneln, bestehende beleuchten können Wolken. Das liegt daran, dass diese Partikel die Keime für Wolkentröpfchen bilden;Je mehr und kleiner die Wolkentröpfchen sind, desto weißer und besser ist die Fähigkeit der Wolke, das Sonnenlicht zu reflektieren, bevor es auf die Erde trifft und sie erwärmt.
Natürlich ist das Schießen von Schadstoffaerosolen in Wolken nicht die richtige Technologie, um das Problem der globalen Erwärmung zu lösen. Der verstorbene britische Physiker John Latham hatte 1990 vorgeschlagen, stattdessen Salzkristalle aus verdunstendem Meerwasser zu verwenden. Das Meer ist reichlich, mild und besonders mild kostenlos. Sein Kollege Stephen Salter, emeritierter Professor für Ingenieurwesen und Design an der Universität Edinburgh, schlug daraufhin den Einsatz einer Flotte von rund 1.500 ferngesteuerten Booten vor, die über die Ozeane segeln, Wasser ansaugen und feinen Nebel in die Wolken sprühen, um Wolken zu bilden heller. Da die Treibhausgasemissionen weiter steigen, steigt auch das Interesse an Lathams und Salters ungewöhnlichem Vorschlag. Seit 2006 arbeiten die beiden im Rahmen des Oceanic Cloud Brightening Project mit etwa 20 Experten der University of Washington, des PARC und anderer Institutionen zusammen (MCBP). Das Projektteam untersucht nun, ob die absichtliche Zugabe von Meersalz zu den niedrigen, flauschigen Stratocumuluswolken über dem Ozean einen kühlenden Effekt auf den Planeten haben würde.
Wolken scheinen an der Westküste Nord- und Südamerikas sowie Zentral- und Südafrikas besonders anfällig für Aufhellungen zu sein, sagte Sarah Doherty, Atmosphärenforscherin an der University of Washington in Seattle, die seit 2018 MCBP leitet. Wolken Wassertropfen bilden sich auf natürliche Weise auf Ozeanen, wenn sich Feuchtigkeit um Salzkörner herum ansammelt, aber die Zugabe von etwas Salz kann die Reflexionskraft von Wolken erhöhen. Eine Aufhellung der großen Wolkendecke über diesen geeigneten Gebieten um 5 % könnte einen Großteil der Welt abkühlen, sagte Doherty. Zumindest ist das so Computersimulationen legen nahe: „Unsere Feldstudien zum Ausstoßen von Meersalzpartikeln in Wolken in sehr kleinem Maßstab werden dazu beitragen, ein tieferes Verständnis der wichtigsten physikalischen Prozesse zu erlangen, die zu verbesserten Modellen führen können“, sagte sie. Experimente im kleinen Maßstab mit dem Prototypgerät Die Arbeiten sollten 2016 an einem Standort in der Nähe von Monterey Bay, Kalifornien, beginnen, wurden jedoch aufgrund mangelnder Finanzierung und öffentlicher Opposition gegen die möglichen Umweltauswirkungen des Experiments verzögert.
„Wir testen die Aufhellung der Ozeanwolken in irgendeinem Ausmaß, die sich auf das Klima auswirkt, nicht direkt“, sagte Doherty. Kritiker, darunter Umweltgruppen und Interessengruppen wie die Carnegie Climate Governance Initiative, befürchten jedoch, dass selbst ein kleines Experiment unbeabsichtigt Auswirkungen auf das globale Klima haben könnte Klima aufgrund seiner komplexen Natur. „Die Idee, dass man dies auf regionaler Ebene und in sehr begrenztem Maßstab tun kann, ist fast ein Trugschluss, weil die Atmosphäre und der Ozean Wärme von anderswo importiert haben“, sagte Ray Pierre Humbert, Professor für Physik an der Universität Oxford. Es gibt auch technische Herausforderungen. Die Entwicklung eines Sprühgeräts, das Wolken zuverlässig aufhellen kann, ist keine leichte Aufgabe, da Meerwasser dazu neigt, zu verstopfen, wenn sich Salz ansammelt. Um diese Herausforderung zu bewältigen, hat MCBP die Hilfe von Armand Neukermans in Anspruch genommen Erfinder des ursprünglichen Tintenstrahldruckers, der bis zu seiner Pensionierung bei Hewlett-Packard und Durchmesser) in die Atmosphäre.
Während sich das MCBP-Team auf Tests im Freien vorbereitet, hat ein Team australischer Wissenschaftler einen frühen Prototyp der MCBP-Düse modifiziert und über dem Great Barrier Reef getestet. Australien hat seit 1910 eine Erwärmung von 1,4 °C erlebt, was über dem globalen Durchschnitt von 1,1 °C liegt C, und das Great Barrier Reef hat durch die Erwärmung des Ozeans mehr als die Hälfte seiner Korallen verloren.
Die Wolkenaufhellung kann Riffen und ihren Bewohnern eine gewisse Unterstützung bieten. Um dies zu erreichen, haben Daniel Harrison, Ingenieur-Ozeanograph der Southern Cross University, und sein Team ein Forschungsschiff mit Turbinen ausgestattet, um Wasser aus dem Ozean zu pumpen. Ähnlich einer Schneekanone entnimmt die Turbine Wasser und schleudert durch seine 320 Düsen Billionen winziger Tröpfchen in die Luft. Die Tröpfchen trocknen in der Luft und hinterlassen salzige Sole, die sich theoretisch mit tiefliegenden Stratocumuluswolken vermischt.
Die Proof-of-Concept-Experimente des Teams im März 2020 und 2021 – wenn Korallen am Ende des australischen Sommers am stärksten vom Bleichen bedroht sind – waren zu klein, um die Wolkendecke wesentlich zu verändern. Dennoch war Harrison von der Geschwindigkeit überrascht, mit der die Salziger Rauch stieg in den Himmel. Sein Team flog mit Lidar-Instrumenten ausgestattete Drohnen bis zu 500 Meter hoch, um die Bewegung der Wolke zu kartieren. In diesem Jahr wird ein Flugzeug die verbleibenden paar Meter zurücklegen, um etwaige Reaktionen in Wolken über 500 Metern zu beurteilen.
Das Team wird außerdem Luftprobenehmer auf einem zweiten Forschungsschiff und Wetterstationen an Korallenriffen und an Land einsetzen, um zu untersuchen, wie sich Partikel und Wolken auf natürliche Weise vermischen, um ihre Modelle zu verbessern. „Dann können wir damit beginnen, die Aufhellung der Wolken zu untersuchen, wenn sie in größerem Maßstab durchgeführt wird.“ , könnte sich auf wünschenswerte und unerwartete Weise auf den Ozean auswirken“, sagte Harrison.
Laut der von Harrisons Team erstellten Modellierung würde eine Reduzierung des Lichts über dem Riff um etwa 6 % die Temperatur der Riffe auf dem mittleren Schelf des Great Barrier Reef um umgerechnet 0,6 °C senken Riffe – das Great Barrier Reef besteht aus mehr als 2.900 einzelnen Riffen mit einer Fläche von 2.300 Kilometern – werden eine logistische Herausforderung darstellen, sagte Harrison, da etwa 800 Sprühstationen monatelang in Betrieb sein müssten, bevor hohe Wellen zu erwarten sind.Das Great Barrier Reef ist so groß, dass man es vom Weltraum aus sehen kann, aber es bedeckt nur 0,07 % der Erdoberfläche. Harrison räumte ein, dass dieser neue Ansatz potenzielle Risiken birgt, die besser verstanden werden müssen. Wolkenaufhellung, die Wolken stören oder lokale Veränderungen verursachen kann Wetter- und Niederschlagsmuster sind ebenfalls ein großes Problem bei der Wolkenbildung. Dabei handelt es sich um eine Technik, bei der Flugzeuge oder Drohnen den Wolken elektrische Ladungen oder Chemikalien wie Silberiodid hinzufügen, um Regen zu erzeugen. Die Vereinigten Arabischen Emirate und China haben mit der Technologie zur Bekämpfung der Hitze experimentiert oder Luftverschmutzung. Solche Maßnahmen sind jedoch äußerst umstritten – viele halten sie für sehr gefährlich. Wolkenbildung und -aufhellung gehören zu den sogenannten „Geoengineering“-Eingriffen. Kritiker sagen, es sei zu riskant oder lenke von der Reduzierung der Emissionen ab.
Im Jahr 2015 war der Physiker Pierrehumbert Mitautor eines Berichts des National Research Council über Klimainterventionen und warnte vor politischen und Governance-Problemen. Doch ein neuer Bericht der Akademie, der im März 2021 veröffentlicht wurde, vertrat eine unterstützendere Haltung gegenüber Geoengineering und empfahl dies der US-Regierung Investieren Sie 200 Millionen US-Dollar in die Forschung. Pierrehumbert begrüßte die Forschung zur Aufhellung der Meereswolken, stellte jedoch fest, dass es Probleme mit der Sprühausrüstung gab, die im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts entwickelt wurde. Die Technologie könnte außer Kontrolle geraten, sagte er. „Wissenschaftler sagen, sie sei kein Ersatz für Emissionen.“ Kontrolle, sie werden nicht diejenigen sein, die die Entscheidungen treffen.“Die australische Regierung, die wegen ihrer Untätigkeit bei der Bewältigung der Klimakrise und ihrer Abhängigkeit von der Stromerzeugung aus Kohle stark kritisiert wird, sieht Potenzial für eine Aufhellung der Meereswolken. Im April 2020 startete sie ein 300-Millionen-Dollar-Programm zur Wiederherstellung des Great Barrier Reef – diese Finanzierung wurde finanziert Forschung, Technologieentwicklung und Erprobung von mehr als 30 Interventionen, einschließlich der Aufhellung der Meereswolken. Allerdings sind die massiven Investitionsmaßnahmen wie Yun Zengliang immer noch umstritten. Umweltverbände argumentieren, dass dies ökologische Risiken mit sich bringen und von Bemühungen zur Begrenzung der Treibhausgasemissionen ablenken könnte.
Aber selbst wenn sich die Aufhellung der Wolken als wirksam erweisen sollte, glaubt Harrison nicht, dass dies eine langfristige Lösung zur Rettung des Great Barrier Reef sein wird. „Aufhellende Wolken können nur begrenzte Abkühlung bringen“, sagte er, und da sich die Klimakrise wahrscheinlich verschärfen wird, Die Auswirkungen einer Aufhellung werden bald überwunden sein. Vielmehr, argumentiert Harrison, besteht das Ziel darin, Zeit zu gewinnen, während die Länder ihre Emissionen senken. „Es ist zu spät zu hoffen, dass wir die Emissionen schnell reduzieren können, um Korallenriffe ohne jegliche Intervention zu retten.“
Um bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen, sind innovative Lösungen auf globaler Ebene erforderlich. In dieser Serie stellt Wired in Zusammenarbeit mit der Rolex Forever Planet-Initiative Einzelpersonen und Gemeinschaften vor, die an der Lösung einiger unserer drängendsten Umweltherausforderungen arbeiten. Sie wurde in produziert Partnerschaft mit Rolex, alle Inhalte sind jedoch redaktionell unabhängig. Erfahren Sie mehr.