Maar ook de veiligheid van de Verenigde Staten en andere landen staat op het spel. Wat als mensen wanhopig op zoek gaan naar voedsel? Wat als lang slapende microben tot leven komen als gevolg van ontdooiende permafrost? Wat als water en elektriciteit schaars worden?

Dit zijn het soort vragen dat onderzoekers van het Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) van het Department of Energy stellen terwijl ze deelnemen aan een reeks nationale forums. Wetenschappers hebben deze vragen en meer aan de orde gesteld tijdens recente bijeenkomsten van de American Geophysical Union (AGU), de American Meteorological Society en het Amerikaanse leger.

Deze week, terwijl de wereld de Dag van de Aarde viert, komen meer dan een dozijn PNNL-wetenschappers en anderen bijeen op Battelle's Conference of Innovations in Climate Resilience (ICR 2024) in Washington, D.C., om de klimaatverandering en de impact ervan te bespreken. Het koolstofvrij maken, energieopslag, schone brandstoffen en implicaties voor de nationale veiligheid behoren tot de onderwerpen die door PNNL-onderzoekers worden besproken.

"De nationale veiligheid heeft vele facetten die rechtstreeks door het klimaat worden beïnvloed", zegt Jill Brandenberger, een oceanograaf die deel uitmaakt van het ICR-organisatiecomité en die leiding geeft aan het klimaatveiligheidsonderzoek van het laboratorium. "Het gaat om energie en water, wat misschien meer voor de hand ligt, maar ook om voedselzekerheid, infrastructuur en gezondheid. Deze zijn allemaal van cruciaal belang voor de nationale veiligheid en de algehele menselijke veiligheid."

Het begrijpen van de veranderingen begint met fundamentele inzichten over het klimaat. PNNL is de thuisbasis van Ruby Leung, hoofdwetenschapper van het Energy Exascale Earth System Model (E3SM) van het Department of Energy, een geavanceerde onderneming om het klimaat en menselijke interacties te modelleren. Het model, adembenemend in de omvang van de gegevens die het omvat, is het startpunt voor veel wetenschappelijke onderzoeken naar de toekomst van de aarde.

Tegelijkertijd is PNNL een van de belangrijkste bronnen van het land op het gebied van nationale veiligheidskwesties, waarbij het een reeks traditionele bedreigingen (zoals massavernietigingswapens) en opkomende bedreigingen aanpakt om zijn burgers te beschermen.

Tijdens de AGU afgelopen december brachten Brandenberger en collega Brian O'Neill deze twee onderwerpen samen en organiseerden een speciale sessie over klimaat en nationale veiligheid. O'Neill, een aardwetenschapper bij het Joint Global Change Research Institute (JGCRI), suggereerde dat sociale en economische omstandigheden, en niet alleen klimaatgevaren, belangrijk zijn om de veiligheidsrisico's van klimaatverandering te begrijpen.

“Vaak is de eerste tendens het doen van klimaatmodellen, het projecteren van extreme gebeurtenissen en het vervolgens noteren van de kwetsbaarheid van de samenleving voor de gevolgen van het klimaat op voedsel, water en andere kwesties”, zegt O’Neill, lid van de Climate Security Roundtable van de National Academies. . "Maar doorgaans worden deze problemen veel meer bepaald door andere onderliggende omstandigheden, zoals sociale en economische factoren. Ze kunnen worden verergerd door het klimaat, maar de basiskwetsbaarheid, afgezien van het klimaat, is van cruciaal belang om rekening mee te houden."

Wanneer bredere factoren dan het klimaat in ogenschouw worden genomen, zegt O'Neill dat het helemaal niet duidelijk is dat de toekomst slechter zal zijn dan het heden, zelfs met een opwarmend klimaat.

In een reactie in Natuur en klimaatverandering Hij merkte op dat factoren zoals armoedeniveaus, inkomen en onderwijs in veel delen van de wereld zijn verbeterd en naar verwachting zullen blijven verbeteren. Hoewel er zeker schadelijke gevolgen van de klimaatverandering zullen zijn die niet kunnen worden vermeden, zullen de verbetering van de sociale omstandigheden in sommige delen van de wereld waarschijnlijk zwaarder wegen dan de opwarming van de klimaatomstandigheden.

“Het klimaat heeft een directe invloed op de complexe sociale dynamiek en de geopolitieke situatie wereldwijd”, zegt Todd Hay, die leiding geeft aan een vijfjarig project, gefinancierd door het Ministerie van Defensie, om klimaatbedreigingen te bestuderen. "Kunnen we de resultaten van klimaatmodellen combineren met menselijke domeinsystemen op een manier die planners kunnen gebruiken om beslissingen te nemen die over tien tot twintig jaar grote gevolgen zullen hebben?"

Voedselzekerheid in de toekomst

Stephanie Waldhoff van JGCRI kijkt naar voedselzekerheid – een kwestie die veel verder gaat dan de vraag welk voedsel kan worden verbouwd in warmere omgevingen of in gebieden met meer droogte of zwaardere regen.

Waldhoff keek naar factoren die zouden kunnen bijdragen aan de voedselzekerheid van een land – bijvoorbeeld droogte, inkomen, mondiale allianties en de afhankelijkheid van andere landen voor de voedselvoorziening. Ze bestudeerde vooral de inkomensniveaus die mensen nodig hebben om in hun voedingsbehoeften te voorzien.

Haar modellen laten zien dat er de komende decennia waarschijnlijk meer voedsel beschikbaar zal zijn voor mensen in Afrika, grotendeels dankzij stijgende inkomens en verbeterde landbouwopbrengsten. Maar in andere delen van de wereld, zoals delen van India, waar de inkomens naar verwachting langzamer zullen groeien, is de kans groter dat er voedseltekorten zullen zijn.

“Je moet eten, maar naarmate de prijzen stijgen, zullen mensen meer aan voedsel uitgeven, minder eten en veranderen wat ze eten, waarbij ze overstappen op goedkoper, maar minder voedzaam voedsel, en het bedrag dat ze aan voedsel uitgeven verhogen. Dit zal zich vertalen in voedsel. onzekerheid", aldus Waldhoff.

“Groepen met lage inkomens zullen compromissen moeten sluiten om aan voedsel te komen, en dat kan de negatieve uitkomsten op andere aspecten van het welzijn, zoals energiezekerheid of huisvesting, verergeren. Een stijging van de voedselprijzen heeft een heel ander effect op mensen als ze $10.000 per jaar verdienen. jaar vergeleken met $100.000 per jaar."

De zon dimmen

Ben Kravitz van de Universiteit van Indiana onderzoekt een manier om de opwarming van de aarde te verminderen door de hoeveelheid zonlicht die op de aarde valt te verminderen. Eén benadering van deze geo-engineering op zonne-energie zou zijn om vliegtuigen te gebruiken om kleine deeltjes, bekend als aërosolen, hoog in de atmosfeer te deponeren, waardoor een deel van het zonlicht van de aarde wordt gereflecteerd.

Kravitz besprak mogelijke mondiale problemen en hoe regeringen zouden kunnen samenwerken om de problemen aan te pakken. Wie zou bijvoorbeeld beslissingen nemen over een inspanning die gevolgen zou hebben voor de hele planeet? En wat als er meningsverschillen zijn, bijvoorbeeld over sommige locaties waar een beetje meer opwarming de lokale economie daadwerkelijk zou kunnen helpen, terwijl grote delen van de planeet daar schade aan zouden ondervinden?

"Geo-engineering is een vluchtig onderwerp", zegt Kravitz. "Er zouden winnaars en verliezers zijn. Sommige mensen vinden het concept beangstigend, maar dat geldt ook voor de klimaatverandering. Mensen beginnen te beseffen dat er een wisselwerking is. Het is magisch denken om te denken dat we onder de stijging van 1,5°C zullen blijven. zonder krachtige actie te ondernemen."

Ziekteverwekkers in de permafrost

De temperatuurstijging is al reëel in het noordpoolgebied, waar de permafrost snel ontdooit. Vorig jaar hielp Brandenberger bij het organiseren van een Pathogenen en Permafrost Workshop waar experts de potentiële risico's van het fenomeen bespraken. Bovenaan de lijst staan ​​potentiële ziekteverwekkers die kunnen vrijkomen als de temperatuur stijgt.

"Sommige van deze ziekteverwekkers hebben we al honderden of zelfs duizenden jaren niet meer gezien. We weten niet zeker waar we mee te maken hebben. We moeten de routes in kaart brengen die ziekteverwekkers kunnen volgen om planten of dieren te infecteren", zegt Brandenberger. "We moeten dit probleem absoluut beter begrijpen. We kunnen dit niet op de plank leggen en zeggen dat we er niet over hoeven na te denken."

Een bijkomend probleem is de waterkwaliteit, aangezien lang bevroren ijs en sneeuw in water veranderen. Het kunnen identificeren van microben die misschien nog nooit zijn gezien, zal van cruciaal belang zijn om de watervoorziening veilig te houden voor troepen, wetenschappers en anderen. Het opsporen en identificeren van onbekende ziekteverwekkers, en het bepalen of ze vriend of vijand zijn, is een sterke eigenschap van PNNL.

Brandenbergers collega Becky Hess bestudeert de microben die mogelijk in ontdooide permafrost voorkomen. Andere teams hebben fragmenten van genen van meerdere bacteriën gevonden in ontdooide permafrost. Hess bestudeert permafrost vanaf 50 meter onder het oppervlak om te zien of lang sluimerende bacteriën nog in leven kunnen zijn als de permafrost eenmaal is ontdooid.

"Klimaatverandering brengt op veel fronten nieuwe uitdagingen met zich mee:er is geen plek op aarde die niet wordt beïnvloed, inclusief de grond onder onze voeten", zegt Brandenberger. “De Dag van de Aarde biedt een kans om na te denken over hoe we ons kunnen voorbereiden op ons veranderende klimaat, inclusief de uitdagingen die de nationale veiligheid met zich meebrengen. De modellen die we bouwen zijn ontworpen om te anticiperen op veranderingen en de impact die deze kunnen hebben op het milieu en de samenleving, die op hun beurt impact hebben op de nationale veiligheid."

Journaalinformatie: Natuur-klimaatverandering

Geleverd door Pacific Northwest National Laboratory