นักวิทยาศาสตร์กำลังแก้ไขก้อนเมฆเพื่อช่วยแนวปะการัง Great Barrier Reef

เป็นฤดูร้อนที่ร้อนระอุในออสเตรเลีย และปะการังบนแนวปะการัง Great Barrier Reef กำลังแสดงสัญญาณเริ่มต้นของความเครียด หน่วยงานที่จัดการระบบแนวปะการังที่ใหญ่ที่สุดในโลกคาดว่าจะเกิดเหตุการณ์ฟอกขาวอีกครั้งในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้า หากเป็นเช่นนั้น มันจะเป็นครั้งที่หกนับตั้งแต่นั้นมา 1998 ว่าอุณหภูมิของน้ำที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วได้กวาดล้างแนวปะการังขนาดใหญ่ที่อาศัยอยู่ในสัตว์ทะเลจำนวนนับไม่ถ้วน เหตุการณ์การฟอกขาวสามเหตุการณ์ที่ทำให้ปะการังอ่อนแอต่อโรคและความตายได้เกิดขึ้นในช่วงหกปีที่ผ่านมาเพียงอย่างเดียว เมื่อปะการังประสบกับสภาวะที่รุนแรงและ ความเครียดจากความร้อนเป็นเวลานานจะขับไล่สาหร่ายที่อาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อของพวกมันและเปลี่ยนเป็นสีขาวทั้งหมด ซึ่งอาจส่งผลกระทบร้ายแรงต่อปลา ปู และสัตว์ทะเลอื่นๆ นับพันชนิดที่อาศัยแนวปะการังเป็นที่พักพิงและอาหาร เพื่อชะลออัตราของปะการัง การฟอกขาวเกิดจากภาวะโลกร้อน นักวิทยาศาสตร์บางคนกำลังมองหาวิธีแก้ปัญหาบนท้องฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขากำลังมองไปที่เมฆ
เมฆเป็นมากกว่าแค่ฝนหรือหิมะ ในระหว่างวัน เมฆทำหน้าที่เหมือนร่มกันแดดขนาดยักษ์ สะท้อนแสงอาทิตย์บางส่วนจากโลกกลับสู่อวกาศ เมฆสตราโตคิวมูลัสในทะเลมีความสำคัญอย่างยิ่ง: พวกมันอยู่ที่ระดับความสูงต่ำ หนาและปกคลุมประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์ของมหาสมุทรเขตร้อนทำให้น้ำด้านล่างเย็นลง นั่นเป็นเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์กำลังสำรวจว่าคุณสมบัติทางกายภาพของพวกมันสามารถเปลี่ยนแปลงเพื่อปิดกั้นแสงแดดได้มากขึ้นหรือไม่ บนแนวปะการัง Great Barrier Reef หวังว่าจะมีการบรรเทาทุกข์ที่จำเป็นอย่างมากให้กับอาณานิคมของปะการังท่ามกลาง คลื่นความร้อนที่เกิดขึ้นบ่อยขึ้น แต่ก็ยังมีโครงการที่มุ่งเป้าไปที่การระบายความร้อนทั่วโลกซึ่งเป็นที่ถกเถียงกันมากขึ้น
แนวคิดเบื้องหลังแนวคิดนั้นเรียบง่าย: ยิงละอองจำนวนมากไปที่เมฆเหนือมหาสมุทรเพื่อเพิ่มการสะท้อนแสง นักวิทยาศาสตร์รู้มานานหลายทศวรรษแล้วว่าอนุภาคในเส้นทางมลภาวะที่เรือทิ้งไว้ ซึ่งดูเหมือนเส้นทางด้านหลังเครื่องบินมาก สามารถส่องสว่างที่มีอยู่ได้ เมฆ นั่นเป็นเพราะอนุภาคเหล่านี้สร้างเมล็ดสำหรับละอองเมฆยิ่งละอองเมฆมีขนาดเล็กลงเท่าใด ความสามารถของเมฆก็ยิ่งขาวมากขึ้นเท่านั้นในการสะท้อนแสงแดดก่อนที่จะตกกระทบและทำให้โลกร้อนขึ้น
แน่นอน การยิงละอองของสารมลพิษเข้าไปในก้อนเมฆไม่ใช่เทคโนโลยีที่เหมาะสมในการแก้ปัญหาโลกร้อน John Latham นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้ล่วงลับได้เสนอในปี 1990 ให้ใช้ผลึกเกลือจากการระเหยของน้ำทะเลแทน น้ำทะเลมีความอุดมสมบูรณ์ ไม่รุนแรง และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เพื่อนร่วมงานของเขา สตีเฟน ซอลเตอร์ ศาสตราจารย์กิตติคุณด้านวิศวกรรมและการออกแบบที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ เสนอแนะให้ใช้กองเรือที่มีการควบคุมระยะไกลประมาณ 1,500 ลำซึ่งจะแล่นเรือในมหาสมุทร ดูดน้ำและพ่นหมอกละเอียดเข้าไปในเมฆเพื่อสร้างเมฆ สว่างขึ้น ขณะที่การปล่อยก๊าซเรือนกระจกยังคงเพิ่มสูงขึ้น ความสนใจในข้อเสนอที่ไม่ธรรมดาของลาแธมและซอลเตอร์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ตั้งแต่ปี 2549 ทั้งคู่ได้ร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญประมาณ 20 คนจากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน PARC และสถาบันอื่นๆ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Oceanic Cloud Brightening (MCBP) ขณะนี้ทีมงานของโครงการกำลังตรวจสอบว่าการจงใจเติมเกลือทะเลลงในก้อนเมฆสตราโตคิวมูลัสที่มีปุยปุยเหนือมหาสมุทรจะทำให้โลกเย็นลงหรือไม่
ซาร่าห์ โดเฮอร์ตี นักวิทยาศาสตร์ชั้นบรรยากาศแห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเติล กล่าวว่า เมฆดูเหมือนจะมีแนวโน้มที่จะสว่างขึ้นเป็นพิเศษตามแนวชายฝั่งตะวันตกของอเมริกาเหนือและใต้ รวมถึงแอฟริกากลางและใต้ ละอองน้ำก่อตัวตามธรรมชาติจากเมฆ ในมหาสมุทรเมื่อมีความชื้นสะสมรอบๆ เม็ดเกลือ แต่การเติมเกลือเพียงเล็กน้อยสามารถเพิ่มพลังสะท้อนแสงของเมฆได้ การเพิ่มความสว่างให้เมฆก้อนใหญ่ที่ปกคลุมพื้นที่ที่เหมาะสมเหล่านี้ขึ้น 5% อาจทำให้โลกส่วนใหญ่เย็นลงได้ โดเฮอร์ตีกล่าว อย่างน้อยนั่นคือสิ่งที่ การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แนะนำ "การศึกษาภาคสนามของเราเกี่ยวกับการพ่นอนุภาคเกลือทะเลเข้าไปในก้อนเมฆในระดับที่เล็กมากจะช่วยให้เข้าใจกระบวนการทางกายภาพที่สำคัญอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น ซึ่งสามารถนำไปสู่แบบจำลองที่ดีขึ้นได้" เธอกล่าว การทดลองขนาดเล็กของอุปกรณ์ต้นแบบ มีกำหนดจะเริ่มในปี 2559 ที่ไซต์ใกล้กับอ่าวมอนเทอเรย์ แคลิฟอร์เนีย แต่ถูกเลื่อนออกไปเนื่องจากขาดเงินทุนและการต่อต้านจากสาธารณชนต่อผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นจากการทดลอง
“เราไม่ได้ทดสอบโดยตรงกับการทำให้เมฆในมหาสมุทรสว่างขึ้นไม่ว่าในระดับใดก็ตามที่ส่งผลต่อสภาพอากาศ” โดเฮอร์ตีกล่าว อย่างไรก็ตาม นักวิจารณ์ ซึ่งรวมถึงกลุ่มสิ่งแวดล้อมและกลุ่มผู้สนับสนุน เช่น Carnegie Climate Governance Initiative กังวลว่าแม้การทดลองเล็กๆ น้อยๆ อาจส่งผลกระทบต่อโลกโดยไม่ได้ตั้งใจ สภาพภูมิอากาศเนื่องจากธรรมชาติที่ซับซ้อน "ความคิดที่ว่าคุณสามารถทำได้ในระดับภูมิภาคและในระดับที่จำกัดนั้นเกือบจะเป็นความคิดที่ผิด เพราะชั้นบรรยากาศและมหาสมุทรได้นำเข้าความร้อนจากที่อื่น" เรย์ ปิแอร์ ฮัมเบิร์ต ศาสตราจารย์แห่ง ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด นอกจากนี้ยังมีความท้าทายด้านเทคนิค การพัฒนาเครื่องพ่นสารเคมีที่สามารถทำให้เมฆสว่างขึ้นได้อย่างน่าเชื่อถือนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากน้ำทะเลมีแนวโน้มที่จะอุดตันเมื่อมีเกลือสะสมอยู่ เพื่อจัดการกับความท้าทายนี้ MCBP จึงขอความช่วยเหลือจาก Armand Neukermans ผู้ประดิษฐ์เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตดั้งเดิม ซึ่งทำงานที่บริษัทฮิวเลตต์-แพคการ์ดและซีร็อกซ์จนกระทั่งเกษียณอายุ ด้วยการสนับสนุนทางการเงินจากบิลล์ เกตส์และผู้คร่ำหวอดในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีคนอื่นๆ ปัจจุบัน Neukmans กำลังออกแบบหัวฉีดที่สามารถพ่นละอองน้ำเค็มที่มีขนาดที่เหมาะสม (120 ถึง 400 นาโนเมตร) เส้นผ่านศูนย์กลาง) สู่ชั้นบรรยากาศ
ในขณะที่ทีม MCBP เตรียมการทดสอบกลางแจ้ง ทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรเลียได้แก้ไขหัวฉีด MCBP ต้นแบบในยุคแรกๆ และทำการทดสอบเหนือแนวปะการัง Great Barrier Reef ประเทศออสเตรเลียประสบกับอุณหภูมิที่ร้อนขึ้น 1.4°C ตั้งแต่ปี 1910 ซึ่งสูงกว่าค่าเฉลี่ยทั่วโลกที่ 1.1° C และแนวปะการัง Great Barrier Reef สูญเสียปะการังไปมากกว่าครึ่งเนื่องจากภาวะโลกร้อน
การทำให้เมฆขาวสว่างขึ้นสามารถช่วยสนับสนุนแนวปะการังและผู้อยู่อาศัยได้ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ แดเนียล แฮร์ริสัน นักสมุทรศาสตร์ด้านวิศวกรรมแห่งมหาวิทยาลัย Southern Cross และทีมงานของเขาได้ติดตั้งเรือวิจัยที่มีกังหันเพื่อสูบน้ำออกจากมหาสมุทร กังหันสกัดน้ำคล้ายกับปืนใหญ่หิมะ และพ่นละอองขนาดเล็กนับล้านล้านสู่อากาศผ่านหัวฉีด 320 หัว ละอองจะแห้งในอากาศ ทิ้งน้ำเกลือเค็มไว้เบื้องหลัง ซึ่งในทางทฤษฎีจะผสมกับเมฆสตราโตคิวมูลัสระดับต่ำ
การทดลองพิสูจน์แนวคิดของทีมในเดือนมีนาคม 2020 และ 2021 ซึ่งเป็นช่วงที่ปะการังเสี่ยงต่อการฟอกขาวมากที่สุดในช่วงปลายฤดูร้อนของออสเตรเลีย มีขนาดเล็กเกินไปที่จะเปลี่ยนแปลงการปกคลุมของเมฆอย่างมีนัยสำคัญ ถึงกระนั้น Harrison ก็ยังประหลาดใจกับความเร็วที่ ควันเค็มลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า ทีมงานของเขาบินโดรนที่ติดตั้งเครื่องมือ Lidar สูงถึง 500 เมตรเพื่อทำแผนที่การเคลื่อนที่ของขนนก ในปีนี้ เครื่องบินจะบินครอบคลุมอีกไม่กี่เมตรที่เหลือเพื่อประเมินปฏิกิริยาใด ๆ ในเมฆที่สูงกว่า 500 เมตร
ทีมงานจะใช้เครื่องเก็บตัวอย่างอากาศบนเรือวิจัยลำที่สองและสถานีตรวจอากาศบนแนวปะการังและบนฝั่งเพื่อศึกษาว่าอนุภาคและเมฆผสมกันตามธรรมชาติอย่างไรเพื่อปรับปรุงแบบจำลองของพวกมัน” จากนั้น เราจะเริ่มดูว่าเมฆสว่างขึ้นได้อย่างไร หากทำในสเกลที่ใหญ่ขึ้น อาจส่งผลกระทบต่อมหาสมุทรในทางที่พึงปรารถนาและคาดไม่ถึง” แฮร์ริสันกล่าว
ตามแบบจำลองที่ทำโดยทีมของ Harrison การลดแสงเหนือแนวปะการังประมาณ 6% จะลดอุณหภูมิของแนวปะการังบนชั้นกลางของแนวปะการัง Great Barrier Reef ลงได้เทียบเท่ากับ 0.6°C การขยายเทคโนโลยีให้ครอบคลุมทั้งหมด แนวปะการัง Great Barrier Reef ประกอบด้วยแนวปะการังมากกว่า 2,900 แนวที่ทอดยาว 2,300 กิโลเมตร จะเป็นความท้าทายด้านลอจิสติกส์ Harrison กล่าว เนื่องจากต้องใช้สถานีฉีดพ่นประมาณ 800 แห่งเพื่อดำเนินการเป็นเวลาหลายเดือนก่อนที่จะเกิดคลื่นสูง แนวปะการัง Great Barrier Reef มีขนาดใหญ่มากจนสามารถมองเห็นได้จากอวกาศ แต่ครอบคลุมเพียง 0.07% ของพื้นผิวโลก Harrison ยอมรับว่ามีความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นกับวิธีการใหม่นี้ซึ่งจำเป็นต้องทำความเข้าใจให้ดียิ่งขึ้น การทำให้เมฆสว่างขึ้น ซึ่งสามารถรบกวนเมฆหรือเปลี่ยนแปลงพื้นที่ รูปแบบของสภาพอากาศและปริมาณน้ำฝนยังเป็นข้อกังวลหลักในการกำเนิดเมฆ เป็นเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับเครื่องบินหรือโดรนที่เพิ่มประจุไฟฟ้าหรือสารเคมี เช่น ซิลเวอร์ไอโอไดด์บนเมฆเพื่อสร้างฝน สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์และจีนได้ทดลองกับเทคโนโลยีในการจัดการกับความร้อน หรือมลพิษทางอากาศ แต่มาตรการดังกล่าวเป็นที่ถกเถียงกันอย่างมาก หลายคนมองว่ามันอันตรายมาก การก่อตัวและการปรับความสว่างของเมฆเป็นสิ่งที่เรียกว่า "วิศวกรรมธรณี" นักวิจารณ์กล่าวว่ามันเสี่ยงเกินไปหรือเป็นการหันเหความสนใจจากการลดการปล่อยก๊าซ
ในปี พ.ศ. 2558 นักฟิสิกส์ปิแอร์ฮัมเบิร์ตได้ร่วมเขียนรายงานของสภาวิจัยแห่งชาติเกี่ยวกับการแทรกแซงสภาพภูมิอากาศ การเตือนประเด็นทางการเมืองและธรรมาภิบาล แต่รายงานฉบับใหม่จากสถาบันซึ่งเผยแพร่ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2564 มีท่าทีสนับสนุนมากขึ้นเกี่ยวกับวิศวกรรมทางภูมิศาสตร์ และแนะนำให้รัฐบาลสหรัฐฯ ลงทุน 200 ล้านดอลลาร์ในการวิจัย ปิแอร์ฮุมเบิร์ตยินดีกับการวิจัยการปรับความสว่างของเมฆในมหาสมุทร แต่พบปัญหาเกี่ยวกับอุปกรณ์สเปรย์ที่พัฒนาขึ้นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ เทคโนโลยีนี้อาจหลุดมือไปได้ เขากล่าว "นักวิทยาศาสตร์ที่บอกว่ามันไม่ได้ทดแทนการปล่อยมลพิษ ควบคุมพวกเขาจะไม่ใช่คนที่ตัดสินใจ”รัฐบาลออสเตรเลียถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างหนักว่าไม่ดำเนินการแก้ไขปัญหาวิกฤตสภาพภูมิอากาศและการพึ่งพาการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหิน โดยมองว่าเมฆในมหาสมุทรมีศักยภาพที่สดใส ในเดือนเมษายน 2020 ได้เปิดตัวโครงการมูลค่า 300 ล้านดอลลาร์เพื่อฟื้นฟูแนวปะการัง Great Barrier Reef ในเดือนเมษายน 2020 เงินทุนนี้ได้ให้ทุนสนับสนุน การวิจัย การพัฒนาเทคโนโลยี และการทดสอบมาตรการต่างๆ กว่า 30 รายการ ซึ่งรวมถึงการทำให้เมฆในมหาสมุทรสว่างขึ้น แม้ว่ามาตรการการลงทุนขนาดใหญ่เช่น Yun Zengliang จะยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน กลุ่มสิ่งแวดล้อมโต้แย้งว่าสิ่งนี้อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อระบบนิเวศและหันเหความสนใจจากความพยายามในการจำกัดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
แม้ว่าการทำให้เมฆสว่างขึ้นจะได้ผล แฮร์ริสันไม่คิดว่ามันจะเป็นทางออกระยะยาวในการช่วยรักษาแนวปะการังเกรตแบร์ริเออร์รีฟ "การทำให้เมฆสว่างขึ้นจะทำให้ความเย็นมีจำกัดเท่านั้น" เขากล่าว และด้วยวิกฤตสภาพอากาศที่มีแนวโน้มจะเลวร้ายลง ผลกระทบของการทำให้สว่างขึ้นจะถูกกำจัดในไม่ช้า Harrison แย้งว่า เป้าหมายคือซื้อเวลาในขณะที่ประเทศต่างๆ ลดการปล่อยก๊าซลง "มันสายเกินไปที่จะหวังว่าเราจะสามารถลดการปล่อยก๊าซได้อย่างรวดเร็วเพื่อรักษาแนวปะการังโดยไม่มีการแทรกแซงใดๆ"
การบรรลุการปล่อยมลพิษสุทธิเป็นศูนย์ภายในปี 2593 จะต้องใช้โซลูชันที่เป็นนวัตกรรมในระดับโลก ในซีรี่ส์นี้ Wired ร่วมกับความร่วมมือกับโครงการ Rolex Forever Planet นำเสนอบุคคลและชุมชนที่ทำงานเพื่อแก้ปัญหาความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมที่เร่งด่วนที่สุดของเรา ผลิตขึ้นใน การเป็นหุ้นส่วนกับ Rolex แต่เนื้อหาทั้งหมดเป็นอิสระจากกองบรรณาธิการ เรียนรู้เพิ่มเติม