تدخلات المناخ قد تبرد الكوكب، لكن محيطاتنا قد تدفع الثمن

تغير المناخ يسبب بالفعل موجات حر خطيرة، وارتفاع مستويات البحار، وتحولات في المحيطات. حتى لو التزمت الدول بوعودها للحد من انبعاثات الغازات الدفيئة، فإن الاحتباس الحراري سيتجاوز ما يمكن أن تتحمله العديد من النظم البيئية بأمان.

هذه الحقيقة دفعت العلماء والحكومات وعددًا متزايدًا من الشركات الناشئة لاستكشاف طرق لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أو على الأقل لمواجهة تأثيراته مؤقتًا.

لكن هذه التدخلات المناخية تأتي مع مخاطر - خاصة بالنسبة للمحيط، الذي يعد أكبر خزان للكربون في العالم، حيث يتم امتصاص الكربون وتخزينه، وهو أساس الأمن الغذائي العالمي.

لقد قضى فريقنا من الباحثين عقودًا في دراسة المحيطات والمناخ. في دراسة جديدة، قمنا بتحليل كيف يمكن أن تؤثر أنواع مختلفة من التدخلات المناخية على النظم البيئية البحرية، سواء بشكل إيجابي أو سلبي، وأين تحتاج المزيد من الأبحاث لفهم المخاطر قبل أن يحاول أي شخص تنفيذها على نطاق واسع. وجدنا أن بعض الاستراتيجيات تحمل مخاطر أقل من غيرها، على الرغم من أن أيًا منها ليس خاليًا من العواقب.

ما هي التدخلات المناخية

تندرج التدخلات المناخية ضمن فئتين عريضتين تعملان بشكل مختلف تمامًا.

الأولى هي إزالة ثاني أكسيد الكربون، أو CDR. إنها تتعامل مع السبب الجذري لتغير المناخ من خلال سحب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.

يمتص المحيط بالفعل ما يقرب من ثلث انبعاثات الكربون الناتجة عن الأنشطة البشرية سنويًا ولديه قدرة هائلة على استيعاب المزيد من الكربون. تهدف تقنيات إزالة الكربون البحرية إلى زيادة تلك الاستيعاب الطبيعي من خلال تغيير بيولوجيا أو كيمياء المحيط.

تلتقط طرق إزالة الكربون البيولوجية الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي في النباتات أو الطحالب. بعض الطرق، مثل تخصيب الحديد وزراعة الطحالب، تعزز نمو الطحالب البحرية من خلال تزويدها بمزيد من العناصر الغذائية. يمكن تخزين جزء من الكربون الذي تم التقاطه أثناء النمو في المحيط لعدة مئات من السنين، لكن الكثير منه يتسرب مرة أخرى إلى الغلاف الجوي بمجرد تحلل الكتلة الحيوية.

تتضمن طرق أخرى زراعة النباتات على اليابسة وغمرها في مياه عميقة منخفضة الأكسجين حيث يكون التحلل أبطأ، مما يؤخر إطلاق الكربون الذي تحتويه. يُعرف هذا باسم التخزين اللاهوائي للكتلة الحيوية البرية.

نوع آخر من إزالة ثاني أكسيد الكربون لا يحتاج إلى البيولوجيا لالتقاط الكربون. يعزز تحسين القلوية البحرية كيميائيًا تحويل ثاني أكسيد الكربون في مياه البحر إلى أشكال أخرى من الكربون، مما يسمح للمحيط بامتصاص المزيد من الكربون من الغلاف الجوي. يتم ذلك من خلال إضافة كميات كبيرة من المواد القلوية، مثل الصخور الكربونية أو السيليكات المسحوقة مثل الحجر الجيري أو البازلت، أو المركبات المصنعة كهربائيًا مثل هيدروكسيد الصوديوم.

تعديل الإشعاع الشمسي هو فئة أخرى تمامًا. يعمل مثل مظلة شمسية - لا يزيل ثاني أكسيد الكربون، لكنه يمكن أن يقلل من التأثيرات الضارة مثل موجات الحر وتبيض الشعاب المرجانية من خلال حقن جزيئات صغيرة في الغلاف الجوي تضيء السحب أو تعكس الضوء الشمسي مباشرة إلى الفضاء، مقلدًا التبريد الذي يحدث بعد الثورات البركانية الكبرى. جاذبية تعديل الإشعاع الشمسي هي السرعة: يمكن أن يبرد الكوكب في غضون سنوات، لكنه سيخفي فقط آثار تراكم تركيزات ثاني أكسيد الكربون المتزايدة.

هذه الطرق يمكن أن تؤثر أيضًا على الحياة البحرية

قمنا بمراجعة ثمانية أنواع من التدخلات وقيمنا كيف يمكن أن تؤثر كل منها على النظم البيئية البحرية. وجدنا أن جميعها تحمل فوائد ومخاطر محتملة مميزة.

أحد المخاطر المرتبطة بسحب المزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى المحيط هو حموضة المحيط. عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في مياه البحر، فإنه يشكل حمضًا. هذه العملية تضعف بالفعل قواقع المحار وتضر بالشعاب المرجانية والبلانكتون التي تعد ضرورية لسلسلة الغذاء في المحيط.

يمكن أن تعاكس إضافة المواد القلوية، مثل الصخور الكربونية أو السيليكات المسحوقة، حموضة ثاني أكسيد الكربون الإضافي من خلال تحويله إلى أشكال أقل ضررًا من الكربون.

من ناحية أخرى، تلتقط الطرق البيولوجية الكربون في الكتلة الحيوية الحية، مثل النباتات والطحالب، لكنها تطلقه مرة أخرى كأكسيد الكربون عندما تتحلل الكتلة الحيوية - مما يعني أن تأثيرها على الحموضة يعتمد على مكان نمو الكتلة الحيوية وأين تتحلل لاحقًا.

هناك قلق آخر يتعلق بالطرق البيولوجية يتعلق بالعناصر الغذائية. تحتاج جميع النباتات والطحالب إلى العناصر الغذائية للنمو، لكن المحيط مترابط بشكل كبير. قد يؤدي تخصيب السطح في منطقة واحدة إلى تعزيز إنتاجية النباتات والطحالب، لكنه في نفس الوقت قد يخنق المياه تحتها أو يعطل مصايد الأسماك على بعد آلاف الأميال من خلال استنفاد العناصر الغذائية التي كانت ستنقلها التيارات البحرية إلى مناطق الصيد المنتجة.

لا تتطلب تحسين القلوية البحرية إضافة العناصر الغذائية، لكن بعض الأشكال المعدنية للقلوية، مثل البازلت، تقدم عناصر غذائية مثل الحديد والسيليكات التي يمكن أن تؤثر على النمو.

لا تضيف تعديل الإشعاع الشمسي أي عناصر غذائية، لكنها قد تحول أنماط الدوران التي تنقل العناصر الغذائية.

ستفيد التحولات في الحموضة والعناصر الغذائية بعض العوالق النباتية وتضر بأخرى. التغييرات الناتجة في مزيج العوالق النباتية مهمة: إذا كان المفترسون المختلفون يفضلون عوالق نباتية مختلفة، فإن التأثيرات اللاحقة يمكن أن تنتقل إلى أعلى سلسلة الغذاء، مما يؤثر في النهاية على مصايد الأسماك التي يعتمد عليها ملايين الأشخاص.

أقل الخيارات خطورة للمحيط

من بين جميع الطرق التي راجعناها، وجدنا أن تحسين القلوية البحرية الكهربائية يحمل أقل خطر مباشر على المحيط، لكنه ليس خاليًا من المخاطر. تستخدم الطرق الكهربائية تيارًا كهربائيًا لفصل مياه البحر إلى تيار قلوي وتيار حمضي. وهذا يولد شكلًا كيميائيًا بسيطًا من القلوية مع تأثيرات محدودة على البيولوجيا، لكنه يتطلب أيضًا تحييد أو التخلص من الحمض بشكل آمن.

تشمل الخيارات الأخرى ذات المخاطر النسبية المنخفضة إضافة المعادن الكربونية إلى مياه البحر، مما يزيد من القلوية مع عدد قليل نسبيًا من الملوثات، وغمر النباتات البرية في بيئات عميقة منخفضة الأكسجين للتخزين طويل الأمد للكربون.

ومع ذلك، تحمل هذه الأساليب عدم اليقين وتحتاج إلى مزيد من الدراسة.

عادة ما يستخدم العلماء نماذج الكمبيوتر لاستكشاف طرق مثل هذه قبل اختبارها على نطاق واسع في المحيط، لكن النماذج تعتمد فقط على البيانات التي تستند إليها. والعديد من العمليات البيولوجية لا تزال غير مفهومة بشكل كافٍ لتكون مدرجة في النماذج.

على سبيل المثال، لا تلتقط النماذج تأثيرات بعض الملوثات المعدنية النادرة في بعض المواد القلوية أو كيف يمكن أن تعيد النظم البيئية تنظيم نفسها حول موائل مزارع الطحالب الجديدة. لدراسة هذه التأثيرات بدقة، يجب على العلماء أولاً دراستها في المختبرات وأحيانًا في تجارب ميدانية صغيرة النطاق.

يدرس العلماء كيفية امتصاص العوالق النباتية للحديد أثناء نموها قبالة جزيرة هيرد في المحيط الجنوبي. عادةً ما تكون منطقة منخفضة الحديد، لكن الثورات البركانية قد توفر مصدرًا للحديد. CSIRO.

مسار حذر قائم على الأدلة للمضي قدمًا

جادل بعض العلماء بأن مخاطر التدخل المناخي كبيرة جدًا بحيث لا يمكن حتى التفكير فيها، وأن جميع الأبحاث ذات الصلة يجب أن تتوقف لأنها تشكل إلهاءً خطيرًا عن الحاجة إلى تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة.

نحن نختلف.

التجارية جارية بالفعل. بدأت شركات إزالة الكربون البحرية المدعومة من المستثمرين في بيع أرصدة الكربون لشركات مثل Stripe وBritish Airways. في الوقت نفسه، تستمر الانبعاثات العالمية في الارتفاع، وتبتعد العديد من الدول، بما في ذلك الولايات المتحدة، عن تعهداتها بتقليل الانبعاثات.

مع تفاقم الأضرار الناجمة عن تغير المناخ، قد يتزايد الضغط على الحكومات لنشر التدخلات المناخية بسرعة ودون فهم واضح للمخاطر. لدى العلماء فرصة لدراسة هذه الأفكار بعناية الآن، قبل أن تصل الأرض إلى عدم استقرار مناخي قد يدفع المجتمع إلى تبني تدخلات غير مختبرة. لن تبقى هذه النافذة مفتوحة إلى الأبد.

نظرًا للمخاطر، نعتقد أن العالم يحتاج إلى أبحاث شفافة يمكن أن تستبعد الخيارات الضارة، وتحقق في الخيارات الواعدة، وتتوقف إذا أثبتت التأثيرات أنها غير مقبولة. من الممكن أن لا يكون هناك تدخل مناخي آمن بما فيه الكفاية للتطبيق على نطاق واسع. لكننا نعتقد أن القرار يجب أن يسترشد بالأدلة - وليس الضغط السوقي أو الخوف أو الأيديولوجيا.

كيلي روبرتس، باحث ما بعد الدكتوراه في علم البيئة البحرية، جامعة كورنيل؛ UMass Dartmouth؛ دانييل فيزوني، أستاذ مساعد في علوم الأرض والغلاف الجوي، جامعة كورنيل؛ مورغان رافن، أستاذ مشارك في علوم البحار، جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا، وتايلر روهر، زميل ARC DECRA/محاضر أول، IMAS، جامعة تسمانيا.