Ученые предполагают создание «океанского Интернета» с датчиками и автономными транспортными средствами, которые смогут исследовать морские глубины и следить за

Глубоко под поверхностью океана свет тускнеет, переходя в сумеречную зону, где мигрируют киты и рыбы, а сверху падают дождем мертвые водоросли и зоопланктон.Это сердце углекислого насоса океана, часть естественных океанских процессов, которые улавливают около трети всего производимого человеком углекислого газа и погружают его в глубокое море, где он остается на протяжении длительного времени. сотни лет.

Могут быть способы усилить эти процессы, чтобы океан вытягивал больше углерода из атмосферы и замедлял изменение климата.Однако о последствиях мало что известно.

Питер де Менокаль, морской палеоклиматолог и директор Океанографического института Вудс-Хоул, обсудили удаление углекислого газа из океана на недавней конференции. TEDxБостон: Планетарное управление событие.В этом интервью он глубже погружается в риски и преимущества вмешательства человека и описывает амбициозный план по созданию обширной сети мониторинга автономных датчиков в океане, чтобы помочь человечеству понять последствия.

Во-первых, что такое удаление углекислого газа из океана и как оно работает в природе?

Океан подобен большому газированному напитку.Хоть он и не шипит, но есть примерно в 50 раз больше углерода чем атмосфера.Итак, для извлечения углерода из атмосферы и хранения его там, где он не будет продолжать нагревать планету, океан является лучшим единственное самое большое место, куда можно пойти.

Удаление углекислого газа из океана, или CDR океана, использует естественную способность океана поглощать углерод в больших масштабах и усиливает его.

Углерод попадает в океан из атмосферы двумя путями.

В первом воздух растворяется в поверхности океана.Ветры и грохот волн перемешивают его с верхними полумилями или около того, а поскольку морская вода слегка щелочная, углекислый газ поглощается океаном.

Второй включает в себя биологический насос.Океан — это живая среда: в нем есть водоросли, рыба и киты, и когда этот органический материал съедается или умирает, он перерабатывается.Дождь льется через океан и попадает в сумеречную зону океана, на глубину от 650 до 3300 футов (примерно от 200 до 1000 метров).

Сумеречная зона океана поддерживает биологическую активность в океанах.Это «почва» океана, где органический углерод и питательные вещества накапливаются и перерабатываются микробами.Здесь также происходит крупнейшая миграция животных на планете.Каждый день триллионы рыб и других организмов мигрируют из глубин на поверхность, чтобы питаться планктоном и друг другом, а затем возвращаются вниз, действуя как большой углеродный насос, который улавливает углерод с поверхности и перекачивает его в глубокие океаны, где он хранится вдали от атмосферы.

Почему CDR океана сейчас привлекает так много внимания?

Единственное самое шокирующее предложение, которое я прочитал за свою карьеру, было в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата, выпущенный в 2021 году.В нем говорилось, что мы так долго откладывали действия по изменению климата, что удаление углекислого газа из атмосферы теперь необходимо для всех путей сдерживания глобального потепления. ниже 1,5 градусов Цельсия (2,7 Ф).Помимо этого, последствия изменения климата становятся все более опасными и непредсказуемыми.

Из-за своего объема и потенциала хранения углерода океан действительно является единственной стрелой в нашем колчане, способной поглощать и хранить углерод в необходимых масштабах и срочности.

2022 год отчет национальных академий изложил стратегию исследований по удалению углекислого газа из океана.Все три наиболее многообещающих метода направлены на повышение естественной способности океана поглощать больше углерода.

Первое - это повышение щелочности океана.Океаны соленые – они по своей природе щелочные, с pH около 8,1.Увеличение щелочности за счет растворения некоторых порошкообразных пород и минералов делает океан химической губкой для атмосферного CO2.

Второй метод добавляет на поверхность океана микроэлементы, особенно растворимое железо.Очень небольшие количества растворимое железо может стимулировать большую производительность, или рост водорослей, который приводит в действие более энергичный биологический насос.Было проведено более дюжины подобных экспериментов, поэтому мы знаем, что это работает.

Третье, пожалуй, самое простое для понимания – выращивать водоросли в океане, который улавливает углерод на поверхности посредством фотосинтеза, затем собирает его в тюки и погружает в глубокие глубины океана.

Но все эти методы имеют недостатки для крупномасштабного использования, включая стоимость и непредвиденные последствия.

Я не выступаю за какой-либо из них или за CDR океана в целом.Но я верю, что ускорение исследований для понимания воздействия этих методов имеет важное значение.Океан необходим для всего, от чего зависит человечество – еды, воды, жилья, урожая, стабильности климата.Это легкие планеты.Поэтому нам нужно знать, являются ли эти океанские технологии по снижению углекислого газа и климатических рисков жизнеспособными, безопасными и масштабируемыми.

Вы говорили о создании «Интернета океана», чтобы отслеживать изменения там.Что это будет означать?

Океан быстро меняется, и это самый большой винтик в климатическом двигателе Земли, однако у нас почти нет наблюдений за подземным океаном, чтобы понять, как эти изменения влияют на то, что нас волнует.По сути, мы летим вслепую время, когда нам больше всего нужны наблюдения.Более того, если бы мы попробовали любую из этих технологий удаления углерода в любом масштабе прямо сейчас, мы не смогли бы измерить или проверить их эффективность или оценить воздействие на здоровье океана и экосистемы.

Итак, мы возглавляем инициативу Океанографического института Вудс-Хоул по созданию первый в мире интернет для океана, называемый Сеть океанических показателей жизнедеятельности.Это большая сеть причалов и датчиков, которая обеспечивает четырехмерное наблюдение за океанами (четвертым измерением является время), которые всегда включены и всегда подключены для мониторинга процессов круговорота углерода и здоровья океана.

Сейчас есть около одного датчик океана в глобальной программе Арго для каждого участка океана размером с Техас.Они движутся вверх и вниз, как палки-пого, в основном измеряя температуру и соленость.

Мы предвидим центральный узел посреди океанского бассейна где густая сеть интеллектуальных планеров и автономных транспортных средств измеряет свойства океана, включая углерод и другие жизненно важные показатели здоровья океана и планеты.Эти транспортные средства могут стыковаться, заправляться, загружать собранные данные и отправляться собирать еще больше.Транспортные средства будут обмениваться информацией и принимать разумные решения по отбору проб, измеряя химию, биологию и ДНК окружающей среды в том объеме океана, который действительно отражает то, как работает океан.

Наличие такой сети автономных транспортных средств, способных возвращаться и заряжаться посреди океана от волновой, солнечной или ветровой энергии на месте швартовки и отправлять данные на спутник, могло бы начать новую эру наблюдений за океаном и открытие.

Существует ли технология, необходимая для такого уровня мониторинга?

Мы уже занимаемся значительной частью этих инженерных и технологических разработок.Чего мы еще не сделали, так это сшили все это вместе.

Например, у нас есть команда, которая работает с лазеры синего света для общения в океане.Под водой вы не сможете использовать электромагнитное излучение, как это делают мобильные телефоны, поскольку морская вода является проводящей.Вместо этого вам придется использовать звук или свет для общения под водой.

Ан акустика связь группа работает над роящиеся технологии и связь между близлежащими транспортными средствами.Другая группа работает над тем, как пристыковывать транспортные средства к причалы посреди океана.Другая специализируется на проектировании швартовок.Другой вариант — создание химических датчиков и физических датчиков, которые измеряют свойства океана и ДНК окружающей среды.

Эксперимент в Северной Атлантике под названием Проект «Океанская сумеречная зона» будет отображать более широкое функционирование океана на большом участке недвижимости в том масштабе, в котором фактически происходят океанские процессы.

У нас будут акустические трансиверы, которые со временем смогут создавать 4D-изображения этих темных, скрытых регионов, а также планеры и новые датчики, которые мы называем «миньонами», которые будут смотреть на океан. Поток углерода, питательные вещества и кислородные изменения. “МиньоныПо сути, это датчики размером с бутылку газировки, которые погружаются на фиксированную глубину, скажем, 1000 метров (0,6 мили) и используют, по сути, камеру iPhone, направленную вверх, чтобы фотографировать весь материал, плавающий в толще воды.Это позволяет нам количественно оценить, сколько органического углерода попадает в эту старую холодную глубокую воду, где он может оставаться веками.

Впервые мы сможем увидеть, насколько нестабильна производительность в океане, как углерод попадает в океан и можем ли мы количественно оценить эти потоки углерода.

Это меняет правила игры.Результаты могут помочь установить эффективность и основные правила использования CDR.Там настоящий Дикий Запад – никто не смотрит на океаны и не обращает на них внимания.Эта сеть делает возможным наблюдение для принятия решений, которые повлияют на будущие поколения.

Верите ли вы, что CDR океана – это правильный ответ?

У человечества не так много времени, чтобы сократить выбросы углекислого газа и снизить концентрацию углекислого газа в атмосфере.

Причина, по которой ученые так усердно над этим работают, заключается не в том, что мы большие поклонники CDR, а в том, что мы знаем, что океаны могут помочь.Благодаря океанскому Интернету датчиков мы можем по-настоящему понять, как работает океан, включая риски и преимущества океанского CDR.

Читать на испанском языке