科学者たちは、深海を探索し、そのバイタルサインを監視できるセンサーと自動運転車を備えた「海のインターネット」を構想しています

海面下深くでは、クジラや魚が回遊し、死んだ藻類や動物プランクトンが上から雨として降り注ぐトワイライトゾーンへと光が消えていきます。これは、 海の中心部の炭素ポンプ, 、人間が生成する二酸化炭素の約 3 分の 1 を捕捉し、深海に沈め、そこで長期間留まる自然の海洋プロセスの一部です。 何百年も.

これらのプロセスを強化して、海洋が大気中からより多くの炭素を取り出して気候変動を遅らせる方法があるかもしれません。しかし、その結果についてはほとんど知られていない。

ピーター・ド・メノカル 海洋古気候学者 ウッズホール海洋研究所の所長であり、最近の会合で海洋二酸化炭素除去について議論した。 TEDxボストン: 惑星の管理 イベント。このインタビューでは、彼は人間の介入のリスクと利点をより深く掘り下げ、人類がその影響を理解できるように海洋に自律センサーによる広大な監視ネットワークを構築するという野心的な計画について説明しています。

まず、海洋二酸化炭素除去とは何ですか?また自然界ではどのように機能するのでしょうか?

海は大きな炭酸飲料のようなものです。泡立ちませんが、 炭素量は約50倍 雰囲気よりも。したがって、大気中から炭素を取り出し、地球を温暖化させ続けない場所にそれを保管するには、海が最適です。 行ける最大の場所は一つだけ.

海洋二酸化炭素除去 (海洋 CDR) は、大規模に炭素を吸収し、それを増幅させる海洋の自然な能力を利用します。

炭素は 2 つの方法で大気から海洋に入ります。

まずは空気 海面に溶ける. 。風と打ち寄せる波により、上半マイルほどの海水が混ざり、海水は弱アルカリ性であるため、二酸化炭素は海に吸収されます。

2 つ目は生物学的ポンプに関係します。海は生きた媒体であり、藻類、魚、クジラが生息しており、その有機物が食べられるか死ぬと、リサイクルされます。雨は海を通って降り、深さ約 650 ～ 3,300 フィート (約 200 ～ 1,000 メートル) の海洋トワイライト ゾーンに到達します。

海洋トワイライトゾーンは海洋の生物活動を維持します。有機炭素と栄養素が蓄積し、微生物によってリサイクルされる海の「土」です。ここは地球上で最大の動物の移動の拠点でもあります。毎日、何兆もの魚や他の生物がプランクトンや他の生物を食べるために深層から表層に移動し、再び下降し、表面から炭素を捕らえて深海に分流する大きな炭素ポンプのように機能します。大気を避けて保管されます。

なぜ今、海洋CDRがこれほど注目されているのでしょうか？

私がこれまでのキャリアの中で読んだ最も衝撃的な一文は、 気候変動に関する政府間パネルの第6次評価報告書, 、2021年にリリースされました。我々は気候変動への対策をあまりにも遅らせてきたため、今や地球温暖化を防ぐあらゆる経路において大気中から二酸化炭素を除去することが必要になっていると述べた。 摂氏1.5度以下 (2.7°F)。さらに、気候変動の影響はますます危険かつ予測不能なものになっています。

その体積と炭素貯留の可能性により、海洋は実際、必要な規模と緊急性で炭素を吸収し貯蔵する能力を備えた矢筒の唯一の矢です。

2022年 国立アカデミーによる報告書 海洋二酸化炭素除去のための研究戦略を概説した。最も有望な 3 つの方法はいずれも、より多くの炭素を吸収する海洋の自然な能力を強化する方法を模索しています。

1つ目は 海洋アルカリ度の向上. 。海は塩分が多く、自然にアルカリ性です。 pH約8.1. 。特定の粉末岩石や鉱物を溶解してアルカリ度を高めると、海洋が大気中の CO2 の化学スポンジになります。

2 番目の方法では、微量栄養素、特に可溶性鉄を海洋表面に追加します。非常に少量の 可溶性鉄は生産性を向上させることができます, 、または藻類の成長により、より活発な生物学的ポンプが駆動されます。これらの実験は十数回行われているので、それがうまくいくことがわかっています。

3 番目はおそらく最も理解しやすいです – 海で昆布を育てる, 光合成によって表面の炭素を捕捉し、それをベールにして深海に沈めます。

しかし、これらの方法にはすべて、コストやコストなど、大規模な使用には欠点があります。 予期せぬ結果.

私はこれらのどれか、またはより一般的な海洋 CDR を支持しているわけではありません。しかし、これらの方法の影響を理解するために研究を加速することが不可欠であると私は信じています。海は、食料、水、住居、作物、気候の安定など、人間が依存するすべてのものにとって不可欠です。それは 地球の肺. 。したがって、二酸化炭素と気候リスクを削減するためのこれらの海洋ベースの技術が実行可能で、安全で、拡張可能であるかどうかを知る必要があります。

あなたは、そこでの変化を監視するための「海のインターネット」を構築することについて話しました。それには何が関係するのでしょうか?

海洋は急速に変化しており、地球の気候エンジンにおける最大の歯車であるにもかかわらず、これらの変化が私たちが関心を持っているものにどのような影響を与えているかを理解するために、地下海洋を観察したことはほとんどありません。私たちは基本的に目隠しで飛んでいます 観察が最も必要な時期. 。さらに、今、これらの炭素除去技術を何らかの規模で試したとしても、その有効性を測定または検証したり、海洋の健全性や生態系への影響を評価したりすることはできないでしょう。

そこで私たちはウッズホール海洋研究所で、 世界初の海洋インターネット, と呼ばれる、 オーシャンバイタルサインネットワーク. 。これは、海洋に 4D の目を提供する係留施設とセンサーの大規模なネットワークです。4 次元は時間であり、炭素循環プロセスと海洋の健全性を監視するために常時稼働し、常に接続されています。

今のところ1件くらいあります 海洋センサー テキサス州ほどの広さの海洋のすべてのパッチを対象とした世界規模の Argo プログラム。これらはポゴスティックのように上下し、主に温度と塩分を測定します。

私たちが思い描くのは 海洋盆地の真ん中にある中心拠点 そこでは、インテリジェントなグライダーと自律走行車の密集したネットワークが、炭素や海洋と惑星の健全性のその他の重要な兆候を含む海洋特性を測定します。これらの車両は、ドッキングし、電力を供給し、収集したデータをアップロードし、さらに収集するために外出することができます。これらの車両は、海の仕組みを実際に表す海洋の化学、生物学、環境 DNA を測定する際に、情報を共有し、インテリジェントなサンプリングの決定を下します。

この種の自動運転車両のネットワークがあれば、海の真ん中に戻ってきて、係留場所の波、太陽光、風力エネルギーから電力を供給し、データを衛星に送信することができ、海洋観察と海洋の新時代を切り開く可能性があります。発見。

このレベルの監視に必要なテクノロジーは存在しますか?

私たちはすでにこのエンジニアリングと技術開発の多くを行っています。私たちがまだやっていないのは、すべてをつなぎ合わせることです。

たとえば、私たちには次のようなチームがあります。 青色光レーザー 海中でのコミュニケーションに。海水は導電性があるため、水中では携帯電話のように電磁波を使用できません。代わりに、水中で通信するには音や光を使用する必要があります。

アン 音響通信 グループで取り組む 群がるテクノロジー 近くの車両間の通信も可能です。別のグループは車両をドッキングする方法に取り組んでいます 海の真ん中に係留される. 。もう 1 つは係留設計を専門としています。もう 1 つは、海洋特性と環境 DNA を測定する化学センサーと物理センサーを構築することです。

北大西洋で行われた実験は、 オーシャントワイライトゾーンプロジェクト 海洋プロセスが実際に機能する規模で、広大な不動産上の海洋のより大きな機能をイメージします。

これらの暗い隠された領域の 4D 画像を時間の経過とともに作成できる音響トランシーバーと、海洋を監視する「ミニオン」と呼ばれる新しいセンサーであるグライダーが用意されます。 炭素の流れ、栄養素、酸素の変化. “ミニオンズ」は基本的に、一定の深さ、たとえば 1,000 メートル (0.6 マイル) まで潜るソーダボトルほどの大きさのセンサーで、基本的に iPhone のカメラを上に向けて使用し、水柱を通って流れ落ちるすべての物質の写真を撮ります。これにより、どのくらいの量の有機炭素がこの古く冷たい深海に流れ込み、そこに何世紀にもわたって留まる可能性があるかを定量化できるようになります。

初めてできるようになります 生産性がいかにむらがあるかを確認してください 海洋では、炭素がどのようにして海に入るのか、そしてそれらの炭素の流れを定量化できるかどうか。

それはゲームチェンジャーです。結果は、CDR を使用する際の有効性と基本ルールを確立するのに役立ちます。そこは西部開拓時代です。誰も海を眺めたり、注意を払ったりする人はいません。このネットワークにより、将来の世代に影響を与える意思決定を行うための観察が可能になります。

海洋 CDR が正しい答えだと思いますか?

人類には炭素排出量を削減し、大気中の二酸化炭素濃度を下げるための時間はあまりありません。

科学者たちがこれほど熱心にこの研究に取り組んでいるのは、私たちが CDR の大ファンだからではなく、海洋が助けになる可能性があることを知っているからです。センサーの海洋インターネットを使用すると、海洋 CDR のリスクと利点を含め、海洋がどのように機能するかを実際に理解できます。

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