В Об’єднаних Арабських Еміратах вода дорожча за нафту. Щоб задовольнити потреби своїх мешканців, що живуть у пустелі, ОАЕ покладаються на дорогі опріснювальні установки та кампанії по засіву хмар з літаків, які розпорошують частинки в хмари, що проходять, щоб викликати дощ

Але згідно з новим дослідженням моделювання, може бути інший спосіб викликати дощ: сонячні ферми розміром з місто, які створюють свою власну погоду. Тепло від великих темних сонячних панелей може викликати висхідні потоки повітря, які за правильних умов призводять до злив, забезпечуючи водою десятки тисяч людей.

“Деякі сонячні ферми вже зараз досягають потрібного розміру”, – говорить Олівер Бранч, вчений-кліматолог з Університету Хоенхайма, який керував роботою, опублікованої минулого тижня в журналі Earth System Dynamics. «Можливо, те, що ми можемо досягти такого ефекту, — це не наукова фантастика».

Бранч працює в новій галузі, яка вивчає, як відновлювані джерела енергії, ключову відповідь на зміну клімату, можуть, у свою чергу, змінити регіональні погодні умови. У дослідженні 2020 року дослідники виявили, що неймовірно великі сонячні ферми, що займають понад 1 мільйон квадратних кілометрів у пустелі Сахара, можуть збільшити кількість місцевих опадів та спричинити процвітання рослинності.

Але за цю нагороду, як виявили дослідники, доведеться заплатити: змінюючи характер вітру, сонячні ферми усунуть смуги тропічних дощів на північ.

“Якщо ви перемістите їх на північ, це не буде гарною новиною для Амазонки”, – говорить Чженяо Лу, вчений-кліматолог з Лундського університету і провідний автор дослідження 2020 року.

Бранч та його співавтори хотіли подивитися, чи зможуть сонячні ферми більш реалістичних розмірів змінити погоду. Для цього вони звернулися до провідної погодної моделі, яка була створена Національним центром атмосферних досліджень США, яка може враховувати зміни поверхні суші.

Вони змоделювали сонячні ферми як майже чорні поля, що поглинають 95% сонячного світла. Вони виявили, що коли площа сонячних ферм перевищувала 15 квадратних кілометрів, підвищене тепло, що поглинається поверхнею, на відміну від піску, що оточує їх, помітно збільшувало висхідні потоки або конвекцію, які сприяють утворенню хмар.

Однак просто зламати конвекцію було недостатньо: необхідне джерело атмосферної вологи. Модель показала, що вологих висотних вітрів із Перської затоки буде достатньо. Модель показала, що коли дозріють умови, сонячне поле площею 20 квадратних кілометрів збільшить кількість опадів майже на 600 000 кубічних метрів, що еквівалентно 1 сантиметру дощу, що випадає на площі розміром з Манхеттен.

Якби такі зливи трапилися 10 разів за одне літо, вони б забезпечили достатньо води, щоб прогодувати понад 30 000 людей протягом року.

Нова робота має сенс і “дуже стимулює”, каже Лу. “Вони націлені на реальне рішення”.

Однак викликає занепокоєння те, що сонячні панелі, що моделюються, були темнішими, ніж їх роблять більшість виробників. За словами Лу, деякі сучасні сонячні панелі навіть відбивають світло та призначені для охолодження навколишнього середовища.

Проте Бранч сподівається, що в якийсь момент цю ідею можна буде випробувати у реальному світі. За його словами, сонячні ферми, які вводяться в експлуатацію в Китаї та інших країнах, майже досить великі.

Якби вони були побудовані в правильних місцях, не потрібно багато часу, щоб максимально затемнити панелі і посадити між рядами панелей посухостійкі затемнюючі культури, такі як кущі жожоба.

ОАЕ профінансували моделювання Бранч, але поки що невідомо, чи випробуває він цю схему в реальному світі.

Країна “зобов’язується вивчити потенційну реалізацію всіх надійних стратегій, таких як оптимізація конвекції”, – говорить Аля Аль Мазруї, директор Дослідницької програми ОАЕ в галузі науки про посилення дощу. Але вона додає, що на даний момент країна глибоко віддана своїй програмі засіву хмар, виконуючи близько 300 місій щороку.

Бранч та його колеги визначили інші регіони світу, де ця схема може спрацювати, наприклад, Намібію та півострів Баха у Мексиці. Вони також намагаються підвищити реалістичність моделювання сонячних панелей своєї моделі, звіряючи їх із польовими вимірами на існуючих сонячних фермах.

Зрештою, він сподівається, що потенціал сонячних ферм із виробництва дощу стимулюватиме подальше будівництво.

«Якщо ви зможете надати докази того, що величезна сонячна ферма робить опади, — каже він, — це може так.

Paul Voosen

Запис Масивні сонячні ферми можуть спровокувати дощові хмари у пустелі спершу з'явиться на Журнал Наука і суспільство.

Після масового вимирання коралів вчені Флориди переосмислюють план порятунку хворих рифів

“Тепер потрібні додаткові ризиковані заходи, якщо ми не захочемо просто здатися”, – говорить один вчений.

Чотири роки тому Національне управління океанічних та атмосферних досліджень США (NOAA) представило проект коралового місячного проекту вартістю 100 мільйонів доларів. Протягом двох десятиліть майже півмільйона вирощених вручну колоній коралів буде висаджено на семи хворих рифах на півдні Флориди у спробі їх відродити.

Місія: Iconic Reefs є «одною з найбільших в історії інвестицій у відновлення коралів», — сказав тоді Пет Монтаніо, тодішній керівник програми збереження довкілля агентства.

Сьогодні проект виглядає таким самим хворим, як і корал, який він мав врятувати. Рекордна підводна спека, що охопила Карибський басейн та південну Флориду у 2023 році, призвела до загибелі більшості пересаджених колоній. Корал Елкхорн з його розлогими плоскими гілками мав стати каменем першої фази ініціативи, створивши основу, де могли б рости інші корали.

Натомість він виявився одним із найбільш чутливих до тепла видів. Багато лосихорнових коралів, як дикі, так і висаджені вручну, мертві, їх побілілі скелети вкриті водоростями.

“Картина не дуже хороша”, – каже Дженніфер Мур, координатор з відновлення коралів у NOAA, яка допомагала провести січневу зустріч у Марафоні, штат Флорида, неподалік одного зі знакових рифів, щоб оцінити збитки і намітити шлях вперед.

Результати викликають кризу довіри до перевірених десятиліттями методів відновлення рифів, вперше розроблених у Флориді та прийнятих у всьому світі.

“Хіба це відповідально – вирощувати ці види, а потім просто відправляти їх помирати?” – Запитує Ян Енохс, морський біолог, який очолює програму NOAA з моніторингу рифів в Атлантичному океані та Карибському морі. “Нам необхідно змінити методи проведення реставрації”.

Коли проект розпочався, рифи Флориди вже відчайдушно потребували допомоги. Ряд хвороб у поєднанні із забрудненням води, втручанням людини та послідовними періодами спеки завдали шкоди. Корали лося та оленячого рогу — два види роду Acropora — опинилися серед найбільш постраждалих: з початку 1980-х років їхня кількість скоротилася більш ніж на 97%.

Рятувальні роботи, як і майже всі операції з відновлення рифів у Флориді, здебільшого ґрунтувалися на відколюванні шматків існуючих коралів та вмовляння їх побудувати нові колонії — всі клони вихідного корала. Групи відновлення можуть швидко створювати тисячі нових коралів щороку, підвішуючи фрагменти коралів у розплідниках відкритої води до того часу, поки вони стануть досить великими, щоб прикріпитися до морського дна.

Елкхорн та оленеріг вже давно стали фаворитами.

“Їх неймовірно легко розмножувати”, – говорить Кен Недімайєр, технічний директор некомерційної організації Reef Renewal.

Але їхнє скорочення означає, що корали біля берегів Флориди зберігають дуже мало генетичної різноманітності, яка могла б дозволити новим колоніям впоратися з надмірно гарячою водою, з якою вони зіткнулися минулого року.

Починаючи з липня 2023 року, температура океану зросла до безпрецедентного рівня, чому сприяла спокійна спекотна погода, пов’язана з Ель-Ніньо, а також додатковий імпульс зміни клімату. До минулого року масштаб загроз теплової хвилі коралам, що створюється НОАА, досягав свого найвищого рівня, коли температура води досягала 8 «тижневих градусів тепла» — що еквівалентно 8 тижням з температурою на 1°C вище за середню в спекотний місяць року.

Але минулого року, коли температура поверхні моря досягла 32,8°C, агентство додало три нові категорії, досягнувши максимуму більш ніж у 20-градусні спекотні тижні.

“Це аналогічно урагану 5-ї категорії”, – каже Дерек Манцелло, еколог коралових рифів і керівник служби зі спостереження за кораловими рифами NOAA, яка розробила систему попередження.

Минулого року рифи островів Кіс витримали температуру до 22 градусів на тиждень. Багато видів знебарвилися, збіливши кістки, оскільки коралові поліпи вигнали симбіотичні водорості зі своїх тіл. Дехто помер одразу ж, від їхніх скелетів відвалилися листи тканин. Найбільші втрати зазнали Елкхорн та Оленеріг.

Нестерпно жарко

У 2023 році корали у Флориді та Карибському басейні зіткнулися з рекордною хвилею підводної спеки.

До 15 вересня у багатьох районах понад 20 тижнів спостерігалася температура океану на 1°C вище середньої спекотного місяця року, що призвело до масового скупчення коралів вимирати.

Штучно посаджена акропора виявилася трохи кращою.

Остаточної оцінки втрат на семи знакових рифах немає; в даний час їх відвідує команда, щоб підбити підсумки.

Але дослідження, проведене у серпні 2023 року, показало, що 30% посаджених оленерогів та 45% посаджених лосів вже мертві, а близько 90% знебарвлюються.

Наприкінці вересня Недімайєр відвідав риф Піклс, місце посадки, яке він вважав історією успіху, і не знайшов жодного живого лося чи оленячого рогу.

Аналогічні збитки спостерігалися на більшій частині Карибського басейну як на природних, так і на відновлених рифах.

«Це було руйнівно всюди», — каже Маргарет Міллер, кораловий еколог та директор з досліджень Secore International, некомерційної організації з Майамі, яка проводить дослідження з відновлення коралів та співпрацює з групами по всьому Карибському регіоні.

Руйнування привело Недімайєра до висновку, що, принаймні, щодо видів Acropora у Флориді, безрозсудно продовжувати покладатися на корали, отримані клональним шляхом.

«Одна з речей, яку я дізнався, це те, що у нас немає коралів оленячого ріга чи лосося, які могли б упоратися з умовами середнього та нижнього Кіс», — каже він. “Це змінює правила гри”.

Він і деякі інші вважають, що статеве розмноження – змішування яєць і сперми, зібраної з нерестових коралів, для вирощування нових колоній – може призвести до генетичних комбінацій, які зроблять деяких нащадків стійкішими до спеки.

Стратегія, яку вже почали використовувати кілька лабораторій у Флориді, може полегшити обробку нових колоній термостійкими водоростевими симбіонтами, які багато корали поглинають на личинковій стадії.

Ерінн Мюллер, еколог, провідний дослідження коралів у Морській лабораторії Моут, каже, що деякі корали лося та оленячого рігу, виведені статевим шляхом у лабораторії, пережили умови гарячої води минулого літа. У прибережному розпліднику недалеко від південно-західного краю Кіс вони були єдиними, що вижили з 24 000 фрагментів коралів.

“Спостереження цієї унікальної ознаки стійкості у потомства, отриманого статевим шляхом, дає нам унікальну можливість розібратися в тому, що відбувається”, – говорить Мюллер.

Міллер проте попереджає, що ця стратегія ризикує створити нові генетичні проблеми, такі як інбридинг, оскільки популяція диких коралів дуже виснажена. Імпорт сперми або яйцеклітин із коралів в інших місцях може допомогти. Вона брала участь в експерименті 2019 року, під час якого було отримано корали лося з яєць з південно-карибського острова Кюрасао, запліднених спермою флоридського походження.

Сьогодні потомство застрягло в лабораторії, каже вона, бо чиновники штату турбуються про те, щоб запровадити чужі коралові гени у води Флориди. На її думку, нинішня ситуація виправдовує такі експерименти.

“Я безперечно вважаю, що зараз необхідні додаткові ризиковані заходи, якщо тільки ми не захочемо просто здатися”, – говорить Міллер.

Фанор Монтойя-Майя, морський біолог і керівник програми відновлення у Фонді відновлення коралів, попереджає, що статеве виробництво саме по собі не призведе до створення зрілих коралів досить швидко, щоб підтримати рифи, тому що личинкам можуть знадобитися роки, щоб досягти репродуктивного віку. Для розведення коралів у необхідному масштабі також знадобиться більше лабораторних потужностей.

“Відповідь не в тому, щоб зупинити безстатеве розмноження”, – говорить він.

Місія: Iconic Reefs ще не закінчено. Цього року тут буде висаджено громіздкі мозкові корали, отримані безстатевим шляхом, які ростуть повільніше, але також краще переносять спеку, каже Мур. Він також продовжить садити лося та оленячий ріг, щоб випробувати підходи, які можуть бути більш успішними.

«Ми маємо бути трохи цілеспрямованішими», — каже Мур. “Ми не хочемо просто відправити їх на бійню”.

Warren Cornwall

Запис Після масового вимирання коралів вчені Флориди переосмислюють план порятунку хворих рифів спершу з'явиться на Журнал Наука і суспільство.

Про це повідомляється на сайті NASA.

За словами глави NASA Білла Нельсона, за останні три десятиліття більша частина того, що ми дізналися про клімат, як він змінюється на Землі, базується на супутникових спостереженнях та дослідженнях NASA.

Нова “Обсерваторію системи Землі” розширить цю роботу, забезпечивши світові безпрецедентне розуміння кліматичної системи нашої планети, озброївши нас даними нового покоління, критично важливими для пом’якшення змін клімату і захисту наших громад від стихійних лих.

Завдяки “Обсерваторії системи Землі” кожен супутник буде розроблений так, щоб доповнювати інший.

У такий спосіб можна буде створити цілісний тривимірний вигляд Землі у форматі 3D – від гірських порід до атмосфери.

Як повідомляє NASA, “Обсерваторія системи Землі” матиме практичне значення у питаннях пом’якшення наслідків стихійних лих, у боротьбі з лісовими пожежами та вдосконаленні сільськогосподарських процесів у реальному часі.

Нині NASA розпочинає роботу над створенням “Обсерваторії системи Землі” спільно з Індійською організацією космічних досліджень (ISRO), радіолокаційні системи якої можуть вимірювати зміни на поверхні Землі менше пів дюйма (15 мм).

Запис NASA для боротьби з кліматичними змінами створює “Обсерваторію системи Землі” спершу з'явиться на Журнал Наука і суспільство.