Ahli glasiologi Princeton mengatakan beberapa proyek besar rekayasa dapat membantu menstabilkan gletser paling berbahaya di dunia
Geoengineering , seperti yang dikatakan penganutnya yang paling loyal kepada Anda, tidak hanya mungkin secara prinsip - itu sudah berfungsi.
Mereka mengatakan bahwa mereka mengetahui hal ini karena kami sudah melakukannya - kami hanya menyebut proses ini pemanasan global. Setiap tahun umat manusia melepaskan miliaran ton gas rumah kaca ke atmosfer, dan sebagai akibatnya kita telah menciptakan sistem iklim yang berbeda: lebih panas, lebih basah, dan kurang fleksibel dibandingkan dengan yang di mana orang hidup sejak munculnya pertanian.
Sejauh ini, cara yang paling menjanjikan dan paling murah untuk membalikkan perubahan ini mendekati masalah ini juga di tingkat global. Para peneliti mendiskusikan bagaimana pesawat dapat secara berkala menyemprotkan gas di atmosfer bagian atas, yang akan mencegah sebagian dari sinar matahari mencapai permukaan Bumi, yang akan mendinginkan bola bumi. Ide ini secara aktif dibahas dan disebut geoengineering surya. Pada bulan Agustus 2017, ini
dibahas oleh lebih dari seratus ilmuwan di sebuah konferensi informal; Universitas Harvard telah membuka pusat untuk mempelajari masalah ini sebesar $ 7,5 juta.
Tetapi efek samping negatif dari teknologi ini tidak dapat diprediksi. Ini dapat menciptakan daerah yang menang dan kalah dengan mendinginkan beberapa tempat dan meluncurkan kekeringan di tempat lain. Bagaimana jika pendekatan yang lebih sempit diambil? Bagaimana jika para ilmuwan dapat mencegah satu gejala bencana perubahan iklim - kenaikan permukaan laut yang cepat, misalnya - tanpa mengganggu lagi di alam?
Michael Wolovick, seorang postdoctorate glasiologi di Universitas Princeton, percaya ini mungkin.
Selama beberapa tahun terakhir, Volovik telah mempelajari pertanyaan apakah satu set proyek geoengineering yang ditargetkan secara sempit dapat menunda kenaikan permukaan laut selama beberapa abad dan memberi orang waktu untuk beradaptasi dengan perubahan iklim, dan mungkin membalikkannya. Dia sedang mempelajari apakah mungkin untuk membangun dinding bawah air di dekat gletser yang paling tidak stabil di dunia - yaitu, tumpukan besar pasir dan batu yang membentang beberapa kilometer di sepanjang dasar laut - untuk mengubah reaksi gletser untuk menghangatkan lautan dan atmosfer, untuk secara drastis memperlambat atau membalik keruntuhannya.
Jika mereka bekerja sesuai rencana, tembok besar ini dapat menyebabkan gletser tetap utuh 10 kali lebih lama daripada jika tidak dilakukan. Dalam simulasi paling sederhana, keberadaan dinding mengarah pada fakta bahwa gletser yang akan runtuh setelah 100 tahun menelan biaya ribuan lainnya.
Volovik mempresentasikan karyanya pada Desember 2017 di pertemuan tahunan American Geophysical Society, tempat saya melihat karyanya. Dalam beberapa minggu ke depan, kami berbicara dengannya tentang topik ini.
“Salah satu alasan mengapa saya mempresentasikan proyek ini adalah bahwa tindakan yang ditargetkan secara sempit dapat menghasilkan hasil yang lebih baik. Geoengineering surya yang luas mempengaruhi skala seluruh planet, tetapi masalah dari pendekatan ini juga bisa berubah menjadi planet, "katanya kepada saya.
Sarannya, yang sampai saat ini belum dijelaskan secara rinci di media, adalah untuk mencoba bekerja dengan sumber masalahnya. Gletser di Greenland dan Antartika, yang akan mengarah pada kenaikan permukaan laut paling cepat, sekarang relatif terkendali dengan baik. Upaya untuk melakukan sesuatu dengan mereka akan berbeda dengan mencoba memutar sistem cuaca dunia yang sibuk.
"Mereka memiliki skala geografis yang lebih kecil," katanya. "Dapatkan lebih banyak untuk uang yang sama, dalam hal pengaruh publik yang diberikan oleh aliran es dan gletser ini."
"Kita perlu berpikir tentang bagaimana kita dapat menyelesaikan masalah ini," kata Robin Bell, seorang profesor glasiologi di Universitas Columbia, dan presiden American Geophysical Society yang baru-baru ini terpilih, sebuah organisasi yang terdiri dari lebih dari 60.000 ilmuwan dalam ilmu bumi.
"Kami, sebagai ilmuwan, dapat memberikan kontribusi individu, dan kami juga menghabiskan banyak waktu mencari tahu bagaimana Bumi bekerja," kata Bell kepada saya. Dia adalah seorang penasihat Volovik ketika dia sedang menulis gelar doktor di Kolombia. Mereka menggunakan radar untuk
mempelajari bagaimana lapisan es yang tertekuk dan memutar bergerak di sepanjang batu yang mendasarinya.
“Pada saat yang sama, saya percaya bahwa dia milik sekelompok kecil orang yang berkata - ya, adakah yang bisa kita lakukan untuk memperlambat dampak es terhadap perubahan iklim dan mengubah gerakannya di masa depan? Katanya. - Bagi para ilmuwan muda, pernyataan seperti itu memiliki risiko tertentu, semua orang ingin Anda melakukan hal yang sama seperti yang dilakukan orang lain. Tetapi seseorang perlu mengambil langkah pertama. "
Dan meskipun Volovik menghabiskan dua tahun mempelajari proposal ini di Princeton, idenya tetap di bidang teoritis. Butuh bertahun-tahun belajar sebelum menjadi layak. Dan bahkan jika mereka tampaknya pekerja, mereka tidak akan menghilangkan kebutuhan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca. Naiknya permukaan air laut yang melambat tidak akan mempengaruhi dampak perubahan iklim lainnya -
kedatangan tajam suhu tinggi ,
kekeringan sepuluh tahun ,
penghancuran terumbu karang dalam skala besar .
Ide-ide ini hanya akan memberi kita waktu, memperlambat kenaikan permukaan laut. Tetapi bagi 150 juta orang yang tinggal di pantai tidak lebih tinggi dari satu setengah meter di atas permukaan laut, ini mungkin cukup.
Berikut adalah uraian tentang gagasan Volovik: bagaimana cara kerjanya, pembenaran ilmiah, pendapat ahli.
Menurut rencana Volovik, perlu untuk membangun apa yang ia sebut "ambang batas": tumpukan besar bahan rata-rata di dasar laut. "Tidak ada yang rumit secara teknis," katanya. "Aku membayangkan tumpukan besar pasir atau material lepas lainnya, dan mungkin lapisan luar batu-batu besar yang melindunginya dari pasang surut."
Hanya dengan membangun tembok raksasa di depan gletser paling tidak stabil di dunia, kata Volovik, Anda bisa menghentikannya agar tidak runtuh. Bagaimana? Prosesnya tampaknya berlawanan dengan intuisi. Jeram Volovik tidak akan naik di atas permukaan air. Itu tidak akan menjadi tembok laut - bukan bendungan yang mengelilingi New Orleans saat ini, membatasi pergerakan air. Ini hanya akan menjadi perubahan dalam topografi bawah laut dasar laut.
Namun, pemahaman kita saat ini tentang penyebab pencairan
lapisan es terbesar menunjukkan bahwa dinding ini benar-benar dapat bekerja. "Kerentanan terbesar Antartika, yang kita ketahui dari beberapa dekade pengamatan dan memperoleh data kualitatif, terdiri tidak begitu banyak di udara hangat seperti di air hangat," kata Volovik.
Saat ini, permukaan laut di dekat sebagian besar lapisan es cukup dingin. Tetapi hanya lapisan atas air yang dingin, dan itu terletak di atas air yang lebih padat dan hangat. Dengan pergerakan air di lautan, ia naik dari kedalaman tengah, mendekati landas kontinen Antartika dan gletsernya yang sangat besar berakhir di laut.
Ketika air hangat ini mencapai gletser, ia menciprat di dasar "penghalang es" - inilah cara para ilmuwan menyebut tempat di mana dinding depan gletser terbuka ke laut. Di sana, air laut yang hangat terkorosi dan melelehkan es terbuka. Air gletser menjadi laut, permukaan laut naik, gletser surut.
Dan di sini fakta utama disembunyikan untuk ahli geo di masa depan: dengan meningkatnya suhu global, tidak semua gletser raksasa di dunia akan mencair. Lapisan es terbesar kedua di dunia, yang terletak di Greenland, sebagian besar di atas permukaan laut, dan hanya menyentuh lautan pada beberapa titik. "Lapisan es Greenland menempelkan hidungnya ke Atlantik Utara," kata Bell.
Sekarang air laut yang hangat merusak beberapa aliran es tercepat di Greenland - termasuk
Gletser Jacobshavn , yang menghasilkan lebih banyak gunung es daripada gletser lainnya di dunia. Namun Greenland juga terletak di antara Kanada dan Eropa utara, dan karenanya mengumpulkan lebih banyak udara hangat daripada kembaran antipode-nya dari belahan bumi lainnya. Sekitar setengah dari kehilangan massa gletser tahunan terjadi karena pencairan permukaan - ini terjadi ketika udara di atas lapisan es menjadi terlalu hangat untuk menyimpan es.
Gunung es di Gletser Jacobshavn, salah satu dari beberapa gletser besar di Greenland yang mencair karena kontak dengan lautan, menjulang di atas air, bertemu laut di ujung fjord es Illyulissat, yang digambarkan di atas. Volovik bermimpi bahwa salah satu jeram pertama akan dibangun di tempat ini.Menurut definisi, proposal geoengineering Volovik hanya dapat bekerja dengan pencairan yang disebabkan oleh lautan. Tapi ini bagus: peleburan permukaan, meskipun konstan, lambat. Pencairan lautan cepat dan tidak dapat diprediksi, dan karena itulah pada abad ke-21, sebagian besar bencana kenaikan permukaan laut akan terjadi. Semua berkat Antartika - lebih tepatnya, geografi unik Lapisan Es Antartika Barat (WAIS).
Pada akhir 1950-an, para ilmuwan yang pertama kali menandai benua paling selatan menemukan bahwa lapisan es Antartika barat berbeda dari yang ada di Greenland. Perisai Greenland terletak di batu yang mendasari di atas permukaan laut, dan WAIS terletak pada rupa mangkuk raksasa yang terletak di Bumi. Sebagian besar batuan dasarnya berada di bawah permukaan laut. Dan semua ini disimpan oleh fisika aneh: "Karena batu itu di bawah permukaan laut, lapisan es melekat pada dasarnya hanya karena terlalu tebal untuk berenang," jelas David Vaughan, direktur Antartika Inggris dalam sebuah karya baru-baru ini. ulasan.
Dua puluh tahun kemudian, John Mercer, ahli glasiologi di Ohio State University, menggabungkan fitur yang tidak biasa ini dengan gagasan baru bahwa orang menghangatkan dunia, mencemari atmosfer dengan karbon dioksida. Pada 1978, dalam jurnal Nature, ia memperingatkan bahwa interaksi air lautan yang hangat dan mangkuk berbatu WAIS dapat menyebabkan bencana.
Pada setiap gletser yang berakhir di lautan, air laut yang hangat merusak dan melelehkan penghalang, itulah sebabnya permukaan laut naik dan gletser surut. Tetapi batuan yang mendasarinya, WAIS, memiliki bias terhadap pusat benua - yang berarti bahwa sebagian besar air di gletser lebih dekat ke pusatnya, karena itu adalah yang tertinggi di pusatnya. Kedua fakta ini bersama-sama mengarah pada mekanisme mengerikan dengan pertumbuhan yang cepat dan tidak terkendali: dengan setiap meter yang WAIS mundur, ini memberikan akses laut ke lebih banyak air daripada satu meter sebelumnya. Pada saat yang sama, selama retret, beban besar masing-masing aliran es akan mendorongnya ke depan menuju lautan yang lapar.
Gletser yang menghubungkan WAIS ke lautan tidak akan terus-menerus menghilang seiring waktu. Mereka akan mempercepat menuju kematian mereka, membuang lebih banyak air ke laut setiap sepuluh tahun, sampai WAIS menghilang sepenuhnya. Mereka akan runtuh dan menaikkan permukaan laut sebesar 4,5 meter.
Mekanisme inilah yang berusaha dihentikan oleh Volovik. Modelnya mengatakan bahwa hanya dengan membangun ambang di dasar laut, kita akan menahan air hangat yang dalam dan mencegahnya mencapai gletser. Jika Anda mengurangi jumlah air hangat yang mencuci penghalang gletser, ia berhenti surut, dan kadang-kadang bahkan bertambah massa.
Gletser Thwaites dan Gletser Pulau Pine menghadap Laut Amundsen di Antartika BaratAmbil Thwaites Glacier, salah satu aliran es terbesar dari lapisan es Antartika Barat yang menjorok ke lautan, dan salah satu ilmuwan gletser yang paling mengkhawatirkan. Untuk saat ini, Tuiteys mundur 1 km setiap tahun. Ketika Volovik menyalakan modelnya, ia pertama kali mengizinkannya bekerja 100 tahun tanpa membangun ambang batas untuk mensimulasikan berlalunya waktu dan timbulnya pemanasan global yang serius. Menjelang akhir lari, penghalang Twights surut 100 km dari posisi saat ini.
Lalu dia membangun ambang virtual. "Dan kemudian dia stabil dan dia bisa pulih," katanya. "Dalam beberapa kasus, Twights tumbuh lebih besar dari volume saat ini, dan dalam kasus ini penghalang bergerak ke ambang."
Dalam model yang paling optimis, rak es - es mengambang yang memanjang dari penghalang ke laut - meluas dan terhubung ke ambang pintu. Ini memperlambat kemajuan gletser dan memungkinkan penghalang untuk maju.
Dan bahkan dalam skenario yang paling pesimistis - ketika Volovik menginstruksikan gletser yang disimulasikan untuk menjalani erosi dan menghancurkan ambang batas lebih cepat - umat manusia masih memiliki waktu, karena rentang hidup gletser meningkat 400-500 tahun.
Volvik memperingatkan bahwa modelnya cukup primitif, dan karena itu perkiraan sementara harus dilihat sebagai peluang yang menjanjikan, dan bukan prediksi yang akurat. "Anda tidak perlu berharap terlalu banyak dari garis waktu model," katanya. "Proses simulasi menghilangkan banyak penyimpangan kecil dari dasar, dan penyimpangan ini dapat menstabilkan penghalang es untuk sementara waktu."
Dia merekomendasikan agar orang-orang yang khawatir tentang nasib pantai membangun jeram seperti di dua tempat. Pertama, mereka perlu didirikan di fjord dari gletser terbesar di Greenland, seperti Jacobschavn. Lebar mereka sering tidak melebihi 2-3 km, dan drainase bawah air di dalamnya akan menyerupai karya teknik sipil skala besar lainnya, seperti
Kepulauan Palm di Dubai. Greenland dikelola bersama oleh Denmark dan Pemerintah Nasional Greenland, dan kedua organisasi ini dapat memutuskan untuk bekerja sama dalam pembangunan ini.
Jika jeram bekerja di Greenland, maka ia merekomendasikan agar manusia membangunnya di Antartika. Secara politis, itu akan sangat sulit - 53 negara mengendalikan Antartika - dan ini akan melampaui proyek mega-engineering sebelumnya. Bagian dari Gletser Thwaites yang menghadap ke laut memiliki lebar sekitar 100 km. Pine Island Bay Glacier, aliran es tidak stabil lainnya yang terkait dengan WAIS, memiliki lebar sekitar 40 km. Negara-negara yang tertarik harus menggunakan kapal selam untuk konstruksi di kedua tempat, karena beberapa tempat terbaik untuk ini berada di bawah rak es yang mengambang di permukaan laut.
Penggemar lintas negara berjalan di lereng es di Antartika pada akhir Januari 2014Dan mereka harus bekerja cepat. Selama dua dekade terakhir, para ilmuwan telah membangun seluruh konstelasi observatorium satelit di benua selatan. Pengukuran mereka mengkonfirmasi bahwa mundurnya es Antartika barat telah dimulai. Gletser sudah lebih pendek, bergerak lebih cepat dan massanya lebih kecil dari sebelumnya. Entah itu kehancuran total atau tidak, itu akan diketahui hanya di suatu tempat pada tahun 2050.
Jika ini runtuh, maka itu akan berdampak paling serius di Amerika Serikat. Gletser terbesar di dunia sangat besar sehingga mereka memiliki medan gravitasi sendiri, menarik air laut ke diri mereka sendiri. Pantai Atlantik dan Pasifik berada di pusat pengaruh gravitasi WAIS, menghasilkan peningkatan 25% kenaikan permukaan laut global di tempat-tempat ini.
Selama beberapa tahun terakhir, beberapa ilmuwan telah menemukan beberapa mekanisme baru yang masih dapat mempercepat runtuhnya WAIS. Salah satunya adalah ketidakstabilan lereng es laut. Dalam proses mundurnya gletser secara konstan, ujung terdepan mereka dapat naik lebih dari 600 m di atas dasar lautan. Es itu tidak cukup kuat untuk menahan beban seberat itu. Ini akan hancur, dan puing-puing ukuran gedung pencakar langit akan jatuh ke air.
Alasan lain adalah rekahan hidrolik. Dengan meningkatnya suhu udara di Antartika, danau air dapat terbentuk di rak mengambang. Mereka dapat dengan cepat menghancurkan es di bawah mereka, seperti yang terjadi di Laut Larsen pada tahun 2002, ketika sepotong es seukuran Pulau Rhode [dari wilayah Tomsk / kira-kira. trans.] runtuh hanya dalam beberapa minggu. Ketika rak menghilang, gletser tanah di belakang mereka mempercepat perjalanan mereka ke laut.
Tidak semua ahli glasiologi sepakat bahwa model komputer menggambarkan mekanisme ini dengan benar. Sebagai contoh, tahun lalu Robin Bell dan rekan-rekannya menemukan air terjun besar di rak Antartika, serta banyak fitur lain yang menunjukkan bahwa danau air lelehan tidak selalu menghancurkan rak.
Tetapi jika Anda memasukkan data ini dalam model, hasilnya menakutkan. Pada tahun 2013, Panel Internasional tentang Perubahan Iklim memperkirakan bahwa pada tahun 2100, permukaan laut tidak akan naik lebih dari 98 cm. Dan dalam sebuah makalah yang diterbitkan sebulan yang lalu, para ilmuwan memperhitungkan dua mekanisme baru dan menyatakan bahwa pada tahun 2100, permukaan laut adalah yang paling tinggi. sebenarnya tumbuh 146 cm, 153 juta orang akan melihat banjir di rumah mereka sendiri.
Rob Dekonto, ahli klimatologi di Universitas Massachusetts di Amherst, mengatakan dia skeptis dengan teknologi Wolowick, tetapi dia mengerti mengapa itu layak dilakukan. "Saya pikir pada dasarnya saya bereaksi seperti ini: oke, dalam jangka pendek kita akan memperlambat proses ini," katanya. "Dan kapan kita bisa memutuskan bahwa ini semua benar-benar terjadi?" Dan apakah ini masalah investasi internasional dalam proyek-proyek teknik? ”
Dia juga khawatir bahwa proposal Volovik hanya berurusan dengan air hangat, sementara studinya mengatakan bahwa udara hangat dapat menyebabkan munculnya danau air lelehan, yang dampaknya bisa menjadi bencana besar. “Dalam model dengan tingkat emisi tinggi, suhu udara tinggi dalam waktu yang lama muncul di musim panas, dan karenanya - sejumlah besar air leleh.
Dan kita tahu bahwa dalam beberapa kondisi ini memiliki efek yang sangat buruk di rak, terlepas dari suhu lautan, ”katanya. "Kita bisa menyelamatkan Thwaites dari pencairan dari bawah ke atas, tetapi apa yang terjadi jika seluruh permukaan ini ditutupi dengan sejumlah besar air leleh setiap musim panas?"Ken Caldeira, ahli iklim di Institute of Sciences. Carnegie, mengatakan bahwa dia ingin mendengarkan pendapat para insinyur sebelum menghabiskan energi untuk rencana ini. "Tanpa kuantifikasi dan konsultasi dengan insinyur, ini hanya eksperimen pemikiran dengan pemodelan," tulisnya dalam email. "Saya tidak memiliki kualifikasi yang cukup untuk mengevaluasi proposal ini, tetapi saya skeptis tentang itu."Skema geoengineering WAIS yang gagal telah terjadi di masa lalu. Glasiolog pernah mengevaluasi gagasan memompa air laut ke pusat Antartika untuk membekukan dan mengurangi risiko kenaikan permukaan laut. Pada tahun 2016, Katya Friler dari Institut Potsdam untuk Penelitian Iklim dan rekannya mempelajari ide ini dan menemukan bahwa tindakan seperti itu sebenarnya akan mempercepat pergerakan gletser, menggunakan hingga 7% dari produksi energi global."Mengenai geoengineering, saya selalu berdiri di belakang meninggalkan bahan bakar fosil di tanah dan mengandalkan teknologi yang sudah terbukti seperti energi terbarukan," tulis Dekonto dalam email.Volovik sendiri meyakini hal yang sama. “Penting untuk menekankan bahwa setiap rekayasa geo bukanlah pengganti rencana pengurangan emisi,” katanya kepada saya. "Kenaikan permukaan laut bukan satu-satunya konsekuensi negatif dari perubahan iklim, dan geoengineering glasial tidak melakukan apa-apa dengan ekspansi termal dan pengasaman laut, serta dengan periode panas mendadak."“Selain itu,” tambahnya, “ini tidak selamanya. - Nasib akhir dari lapisan es Antartika terkait erat dengan total emisi karbon. Jika kita membakar semua karbon di bumi, semua Antartika pada akhirnya akan mencair. ”Peringatan semacam itu dibuat oleh semua ahli glasiologi - dan sangat cocok untuk periode sejarah kita yang ambigu. Di hampir semua perkiraan kenaikan permukaan laut, dapat dipahami bahwa orang akan terus membakar bahan bakar fosil dengan kecepatan luar biasa, terutama di bagian dunia yang paling terbelakang. Akankah prediksi ini menjadi kenyataan? Peristiwa saling bertentangan terlalu banyak sehingga hal ini tidak dapat diprediksi. Pertimbangkan, misalnya, berita terbaru: Cina mungkin melarang penggunaan mobil bensin, sementara perusahaan Cina terus membangun pembangkit listrik tenaga batu bara. Di Amerika, emisi karbon dioksida terus turun, dan pemerintah federal berjanji untuk membuka hampir semua pantai untuk pengeboran minyak. Energi matahari adalah sumber energi yang tumbuh paling cepat, tetapi India mengatakanbahwa pembangkit listrik tenaga batu bara akan beroperasi "selama beberapa dekade lagi."Pada bulan Desember, pada konferensi yang sama di mana Volovik mengungkapkan idenya, Dekonto mempresentasikan bukti awal berdasarkan pemodelan, yang darinya jika dunia berhasil tidak meningkatkan suhu global lebih dari dua derajat, kita dapat mengelola untuk mencegah runtuhnya WAIS secara bersamaan. "Itu mungkin," katanya padaku. "Untuk ini, hanya perlu mengambil tindakan dengan koordinasi internasional."Tetapi sekarang hanya ada sedikit tanda koordinasi semacam itu. Jadi ada gagasan tentang dunia lain di mana emisi karbon global sedang meningkat, dan para insinyur geo masa depan harus menambahkan gletser baru ke dalam daftar mereka.“Bukan hanya orang-orang Thwaite, bukan? - kata Dekonto. "The Twights sangat sering diperhatikan karena ada banyak hal yang terjadi, dan kami mengikutinya sekarang." Tetapi ada gletser lain yang menonjol keluar yang kita amati di seluruh benua. Dan ada cara lain di mana es dapat berkontribusi pada naiknya permukaan laut di reservoir dalam Antartika timur - jauh lebih dan lebih kuat daripada WAIS. Ada gletser yang menonjol yang dapat merespons pemanasan yang cukup kuat. ”Maka tidak hanya di Thwaites, Teluk Sosnovy Ostrov atau Jacobshavn. Dan tidak ada gunung pasir dan batu yang bisa menahan air pasang.