science >> Wetenschap >  >> Natuur

Glacial engineering zou de zeespiegelstijging kunnen beperken, als we onze uitstoot onder controle krijgen

Gespleten ijs gezien op de Thwaites-ijsplaat in oktober 2012. Credit:NASA/J. Yungel

Gerichte technische projecten om het smelten van gletsjers tegen te gaan, kunnen de ineenstorting van ijskappen vertragen en de zeespiegelstijging beperken, volgens een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift European Geosciences Union De cryosfeer . Terwijl een ingreep die qua omvang vergelijkbaar is met bestaande grote civieltechnische projecten slechts 30% kans van slagen heeft, een groter project zou een grotere kans hebben om het instorten van de ijskap tegen te houden. Maar studie auteurs Michael Wolovick en John Moore waarschuwen dat het verminderen van de uitstoot nog steeds de sleutel blijft tot het stoppen van klimaatverandering en de dramatische effecten ervan.

"Geo-engineering doen betekent vaak nadenken over het ondenkbare, " zegt Moor, een wetenschapper aan de Beijing Normal University, China, en hoogleraar klimaatverandering aan de Universiteit van Lapland, Finland. De term 'geo-engineering' wordt meestal gebruikt voor grootschalige interventies om klimaatverandering tegen te gaan. Maar in plaats van te proberen het hele klimaat te veranderen, Wolovick en Moore zeggen dat we een meer gerichte aanpak kunnen toepassen om een ​​van de meest ingrijpende gevolgen van klimaatverandering te beperken:zeespiegelstijging.

Hun "ondenkbare" idee is glaciale geo-engineering:veranderingen aanbrengen in de geometrie van de zeebodem in de buurt van gletsjers die in de oceaan uitmonden, het vormen van een ijsplaat, om te voorkomen dat ze verder smelten. Sommige gletsjers, zoals de Thwaites-ijsstroom ter grootte van Groot-Brittannië of Florida in West-Antarctica, trekken zich snel terug. "Thwaites zou gemakkelijk een op hol geslagen [West Antarctic] ijskap kunnen veroorzaken die uiteindelijk de wereldwijde zeespiegel met ongeveer 3 meter zou verhogen, " legt Wolovick uit, een onderzoeker aan de afdeling Geowetenschappen van Princeton University, ONS. Dit zou dramatische gevolgen kunnen hebben voor de miljoenen mensen die in de kustgebieden van de wereld wonen.

In plaats van, of naast, het beperken van de effecten van stijgende zeeën door traditionele kustbescherming, het gebruik van gletsjer-geo-engineering om de overstroming bij de bron te stoppen kan een haalbare optie zijn, zoals Wolovick en Moore laten zien. "Het belangrijkste resultaat [van onze studie] is dat een zinvolle interventie op de ijskap in grote lijnen binnen de orde van grootte van plausibele menselijke prestaties ligt, ', zegt Wolovick.

Het team onderzocht twee ontwerpen voor glaciale geo-engineering. Een idee zou zijn om een ​​muur onder water te bouwen om te voorkomen dat warm water de basis van een ijsplaat bereikt, die zeer gevoelig is voor smelten. Een eenvoudiger ontwerp bestaat uit het bouwen van kunstmatige heuvels of kolommen op de zeebodem:ze zouden het warme water niet blokkeren, maar zouden de gletsjer kunnen ondersteunen en tegenhouden, helpen om het terug te laten groeien. "In elk geval, we stelden ons heel eenvoudige structuren voor, gewoon stapels zand of grind op de oceaanbodem, ', zegt Wolovick.

Het team maakte computermodellen waarin ze deze ontwerpen toepasten op Thwaites Glacier in een opwarmende wereld. Thwaites zal naar verwachting de grootste individuele bron van toekomstige zeespiegelstijging zijn en, op 80 tot 100 km breed, het is een van de breedste gletsjers ter wereld. "Als [glaciale geo-engineering] daar werkt, zouden we verwachten dat het ook op minder uitdagende gletsjers werkt, " schrijven de auteurs in De cryosfeer studie.

Het onderzoek toont aan dat zelfs het eenvoudiger ontwerp de snelheid van de zeespiegelstijging zou kunnen vertragen, kustgemeenschappen meer tijd te geven om zich aan te passen aan het stijgende water. De kleinste ingreep heeft een kans van 30% om een ​​op hol geslagen ineenstorting van de West-Antarctische ijskap in de nabije toekomst te voorkomen, volgens de modellen. Deze ingreep zou bestaan ​​uit het bouwen van geïsoleerde 300 meter hoge heuvels of kolommen op de zeebodem met gebruikmaking van 0,1 tot 1,5 kubieke kilometer aggregaat, afhankelijk van de sterkte van het materiaal. Dit is vergelijkbaar met de hoeveelheid materiaal die is opgegraven voor de aanleg van het Suezkanaal in Egypte (1 kubieke kilometer) of is gebruikt op de Palmeilanden van Dubai (0,3 kubieke kilometer).

Een meer geavanceerd project, verder gaan dan de schaal die de mensheid tot nu toe heeft geprobeerd, grotere kans op succes zou hebben bij het vermijden van een op hol geslagen ijskap in de komende 1000 jaar (de tijd dat de simulaties lopen), evenals een betere kans om de ijskap weer massa te laten worden. Een kleine onderwatermuur die ongeveer 50% van het warme water blokkeert om de basis van het ijsplateau te bereiken, zou 70% kans van slagen hebben, terwijl grotere muren het instorten van de ijskap nog meer zouden vertragen of zelfs stoppen.

Ondanks de bemoedigende resultaten, de wetenschappers zeggen dat ze er niet voor pleiten om op korte termijn met deze ambitieuze projecten te beginnen. Hoewel het eenvoudigste ontwerp qua schaal vergelijkbaar zou zijn met bestaande technische projecten, het zou worden gebouwd in een van de zwaarste omgevingen van de aarde. Dus, de technische details moeten nog worden uitgewerkt. Niettemin, het team wilde zien of glaciale geo-engineering in theorie zou kunnen werken, en wilde de wetenschappelijke gemeenschap aan het denken zetten, en verbeteren, de ontwerpen.

"We begrijpen allemaal dat we een dringende professionele verplichting hebben om te bepalen hoeveel zeespiegelstijging de samenleving mag verwachten, en hoe snel die zeespiegelstijging waarschijnlijk zal komen. Echter, we zouden stellen dat er ook een verplichting is om te proberen manieren te bedenken waarop de samenleving zichzelf kan beschermen tegen een snelle ineenstorting van de ijskap, ', zegt Wolovick.

IJsfysica toont aan dat glaciale geo-engineering zou kunnen werken om het instorten van de ijskap te voorkomen, maar zowel Wolovick als Moore zijn onvermurwbaar dat het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen een prioriteit blijft in de strijd tegen klimaatverandering. "Er zijn oneerlijke elementen van de samenleving die zullen proberen ons onderzoek te gebruiken om te pleiten tegen de noodzaak van emissiereducties. Ons onderzoek ondersteunt die interpretatie op geen enkele manier, " ze zeggen.

Technische gletsjers zouden de zeespiegelstijging alleen maar beperken, terwijl het verminderen van de uitstoot ook andere schadelijke gevolgen van klimaatverandering kan beperken, zoals oceaanverzuring, overstromingen, droogte en hittegolven. In aanvulling, het team wijst erop dat meer opwarming zou betekenen dat gletsjertechnische projecten minder haalbaar zouden worden en minder kans op succes zouden hebben. Ten slotte, hun onderwaterstructuren kunnen de bodem van de ijsplaten beschermen, maar zou niet voorkomen dat warme lucht het ijs aan de bovenkant wegvreet.

"Hoe meer koolstof we uitstoten, hoe kleiner de kans dat de ijskappen op de lange termijn zullen overleven bij iets dat in de buurt komt van hun huidige volume, ’ concludeert Wolovick.