إن تغير المناخ يؤدي بالفعل إلى تغذية موجات الحر الخطيرة، مما يؤدي إلى ارتفاع مستويات سطح البحر وتغيير المحيطات. وحتى لو أوفت البلدان بتعهداتها للحد من انبعاثات الغازات الدفيئة التي تؤدي إلى تغير المناخ، فإن الانحباس الحراري العالمي سوف يتجاوز ما تستطيع العديد من النظم البيئية التعامل معه بأمان.
لقد حفز هذا الواقع العلماء والحكومات وعددًا متزايدًا من الشركات الناشئة على استكشاف طرق لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أو على الأقل مواجهة آثاره مؤقتًا.
ولكن هذه التدخلات المناخية تأتي مصحوبة بمخاطر ــ وخاصة بالنسبة للمحيطات، وهي أكبر مخزن للكربون في العالم، حيث يتم امتصاص الكربون وتخزينه، وأساس الأمن الغذائي العالمي.
لقد أمضى فريق الباحثين لدينا عقودًا من الزمن في دراسة المحيطات والمناخ. في دراسة جديدة، قمنا بتحليل كيف يمكن لأنواع مختلفة من التدخلات المناخية أن تؤثر على النظم البيئية البحرية، للخير أو للشر، وأين هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم المخاطر قبل أن يحاول أي شخص القيام بها على نطاق واسع. لقد وجدنا أن بعض الاستراتيجيات تحمل مخاطر أقل من غيرها، على الرغم من أن أياً منها لا يخلو من العواقب.
كيف تبدو التدخلات المناخية
تنقسم التدخلات المناخية إلى فئتين عريضتين تعملان بشكل مختلف تمامًا.
الأول هو إزالة ثاني أكسيد الكربون، أو CDR. فهو يعالج السبب الجذري لتغير المناخ عن طريق إخراج ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.
وتمتص المحيطات بالفعل ما يقرب من ثلث انبعاثات الكربون التي يسببها الإنسان سنويا، وتتمتع بقدرة هائلة على احتجاز المزيد من الكربون. وتهدف تقنيات إزالة ثاني أكسيد الكربون البحرية إلى زيادة هذا الامتصاص الطبيعي عن طريق تغيير بيولوجيا المحيط أو كيميائيته.
بعض طرق التدخلات المناخية التي تؤثر على المحيط مثل التسميد بالحديد (Fe). فانيسا فان هيردن / لويزيانا سي جرانت
تلتقط طرق إزالة الكربون البيولوجية الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي في النباتات أو الطحالب. بعض الطرق، مثل التسميد بالحديد وزراعة الأعشاب البحرية، تعزز نمو الطحالب البحرية عن طريق منحها المزيد من العناصر الغذائية. يمكن تخزين جزء من الكربون الذي تلتقطه أثناء النمو في المحيط لمئات السنين، لكن الكثير منه يتسرب مرة أخرى إلى الغلاف الجوي بمجرد تحلل الكتلة الحيوية.
وتشمل الطرق الأخرى زراعة النباتات على الأرض وإغراقها في مياه عميقة منخفضة الأكسجين حيث يكون التحلل أبطأ، مما يؤخر إطلاق الكربون الذي تحتوي عليه. يُعرف هذا بتخزين الأكسجين للكتلة الحيوية الأرضية.
هناك نوع آخر من إزالة ثاني أكسيد الكربون لا يحتاج إلى علم الأحياء لالتقاط الكربون. يؤدي تعزيز قلوية المحيطات إلى تحويل ثاني أكسيد الكربون الموجود في مياه البحر كيميائيًا إلى أشكال أخرى من الكربون، مما يسمح للمحيطات بامتصاص المزيد من الغلاف الجوي. ويتم ذلك عن طريق إضافة كميات كبيرة من المواد القلوية، مثل صخور الكربونات المسحوقة أو السيليكات مثل الحجر الجيري أو البازلت، أو المركبات المصنعة كهروكيميائيًا مثل هيدروكسيد الصوديوم.
يعد تعديل الإشعاع الشمسي فئة أخرى تمامًا. إنه يعمل مثل مظلة الشمس – فهو لا يزيل ثاني أكسيد الكربون، لكنه يمكن أن يقلل من التأثيرات الخطيرة مثل موجات الحرارة وتبييض المرجان عن طريق حقن جزيئات صغيرة في الغلاف الجوي تضيء السحب أو تعكس ضوء الشمس مباشرة إلى الفضاء، مما يكرر التبريد الذي يحدث بعد الانفجارات البركانية الكبرى. إن جاذبية تعديل الإشعاع الشمسي تكمن في السرعة: فقد يؤدي ذلك إلى تبريد الكوكب في غضون سنوات، ولكنه لن يؤدي إلا إلى إخفاء تأثيرات تركيزات ثاني أكسيد الكربون التي لا تزال في ارتفاع.
يمكن أن تؤثر هذه الأساليب أيضًا على الحياة في المحيطات
قمنا بمراجعة ثمانية أنواع من التدخلات وقمنا بتقييم مدى تأثير كل منها على النظم البيئية البحرية. لقد وجدنا أن جميعها لها فوائد ومخاطر محتملة متميزة.
أحد مخاطر سحب المزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى المحيط هو تحمض المحيطات. عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في مياه البحر، فإنه يشكل حمضا. تعمل هذه العملية بالفعل على إضعاف أصداف المحار والإضرار بالشعاب المرجانية والعوالق التي تعتبر ضرورية للسلسلة الغذائية للمحيطات.
يمكن أن تؤدي إضافة مواد قلوية، مثل الكربونات المسحوقة أو صخور السيليكات، إلى مقاومة حموضة ثاني أكسيد الكربون الإضافي عن طريق تحويله إلى أشكال أقل ضررًا من الكربون.
وعلى النقيض من ذلك، تلتقط الطرق البيولوجية الكربون في الكتلة الحيوية الحية، مثل النباتات والطحالب، ولكنها تطلقه مرة أخرى في هيئة ثاني أكسيد الكربون عندما تتحلل الكتلة الحيوية ــ وهذا يعني أن تأثيرها على التحمض يعتمد على المكان الذي تنمو فيه الكتلة الحيوية والمكان الذي تتحلل فيه لاحقاً.
مصدر قلق آخر يتعلق بالطرق البيولوجية يتعلق بالعناصر الغذائية. تحتاج جميع النباتات والطحالب إلى العناصر الغذائية لتنمو، ولكن المحيطات مترابطة بشكل كبير. وقد يؤدي تسميد السطح في منطقة واحدة إلى تعزيز إنتاجية النباتات والطحالب، ولكنه في الوقت نفسه يخنق المياه تحتها أو يعطل مصائد الأسماك على بعد آلاف الأميال من خلال استنفاد العناصر الغذائية التي قد تنقلها تيارات المحيط إلى مناطق الصيد المنتجة.
لا يتطلب تعزيز قلوية المحيطات إضافة عناصر غذائية، لكن بعض الأشكال المعدنية للقلوية، مثل البازلت، تقدم عناصر مغذية مثل الحديد والسيليكات التي يمكن أن تؤثر على النمو.
لا يضيف تعديل الإشعاع الشمسي أي مواد مغذية، ولكنه قد يغير أنماط الدورة الدموية التي تحرك العناصر الغذائية.
إن التحولات في التحمض والمواد المغذية ستفيد بعض العوالق النباتية وتضر بالبعض الآخر. التغييرات الناتجة في مزيج العوالق النباتية: إذا فضلت الحيوانات المفترسة المختلفة العوالق النباتية المختلفة، فإن التأثيرات اللاحقة يمكن أن تنتقل على طول السلسلة الغذائية، مما يؤثر في النهاية على مصايد الأسماك التي يعتمد عليها ملايين الأشخاص.
الخيارات الأقل خطورة للمحيطات
من بين جميع الطرق التي استعرضناها، وجدنا أن تعزيز قلوية المحيطات الكهروكيميائية كان له أقل خطر مباشر على المحيط، لكنه ليس خاليًا من المخاطر. تستخدم الطرق الكهروكيميائية تيارًا كهربائيًا لفصل المياه المالحة إلى تيار قلوي وتيار حمضي. وهذا يولد شكلاً بسيطًا كيميائيًا من القلوية مع تأثيرات محدودة على علم الأحياء، ولكنه يتطلب أيضًا تحييد الحمض أو التخلص منه بأمان.
وتشمل الخيارات الأخرى المنخفضة المخاطر نسبيا إضافة معادن الكربونات إلى مياه البحر، وهو ما من شأنه أن يزيد القلوية مع عدد قليل نسبيا من الملوثات، وإغراق النباتات البرية في بيئات عميقة منخفضة الأكسجين لتخزين الكربون على المدى الطويل.
ومع ذلك، فإن هذه الأساليب تحمل بعض الشكوك وتحتاج إلى مزيد من الدراسة.
يستخدم العلماء عادةً نماذج حاسوبية لاستكشاف طرق مثل هذه قبل اختبارها على نطاق واسع في المحيط، لكن النماذج لا يمكن الاعتماد عليها إلا بقدر البيانات التي تدعمها. ولا تزال العديد من العمليات البيولوجية غير مفهومة بشكل كافٍ لإدراجها في النماذج.
على سبيل المثال، لا تلتقط النماذج تأثيرات بعض الملوثات المعدنية النزرة في بعض المواد القلوية أو كيف يمكن إعادة تنظيم النظم البيئية حول موائل مزارع الأعشاب البحرية الجديدة. لتضمين تأثيرات كهذه بدقة في النماذج، يجب على العلماء أولاً دراستها في المختبرات وفي بعض الأحيان في تجارب ميدانية صغيرة النطاق.
مسار حذر ومبني على الأدلة إلى الأمام
وقد جادل بعض العلماء بأن مخاطر التدخل المناخي أكبر من أن يتم أخذها بعين الاعتبار ويجب أن تتوقف جميع الأبحاث ذات الصلة لأنها تمثل إلهاءً خطيرًا عن الحاجة إلى تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة.
نحن نختلف.
التسويق جار بالفعل. تقوم الشركات الناشئة لإزالة ثاني أكسيد الكربون البحري المدعومة من قبل المستثمرين ببيع أرصدة الكربون لشركات مثل Stripe والخطوط الجوية البريطانية. ومن ناحية أخرى، تستمر الانبعاثات العالمية في الارتفاع، وتتراجع العديد من البلدان، بما في ذلك الولايات المتحدة، عن تعهداتها بخفض الانبعاثات.
ومع تفاقم الأضرار الناجمة عن تغير المناخ، قد تتزايد الضغوط على الحكومات لنشر التدخلات المناخية بسرعة ودون فهم واضح للمخاطر. والآن لدى العلماء الفرصة لدراسة هذه الأفكار بعناية، قبل أن يصل الكوكب إلى حالات عدم الاستقرار المناخي التي قد تدفع المجتمع إلى تبني تدخلات غير مختبرة. تلك النافذة لن تبقى مفتوحة إلى الأبد.
وبالنظر إلى المخاطر، نعتقد أن العالم يحتاج إلى أبحاث شفافة يمكنها استبعاد الخيارات الضارة، والتحقق من الخيارات الواعدة، والتوقف إذا ثبت أن التأثيرات غير مقبولة. من الممكن ألا يكون أي تدخل مناخي آمناً بالدرجة الكافية لتنفيذه على نطاق واسع. ولكننا نعتقد أن القرار لابد أن يسترشد بالأدلة ــ وليس ضغوط السوق، أو الخوف، أو الإيديولوجية.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: كيلسي روبرتس، جامعة كورنيل; UMass دارتموث; دانييل فيجيني, جامعة كورنيل; مورجان رافين, جامعة كاليفورنيا، سانتا باربراو تايلر رور، جامعة تسمانيا
اقرأ المزيد:
من خلال دوره في جامعة كورنيل، يتلقى دانييلي فيجني تمويلًا من مؤسسة المناخ التربيعي ووكالة الأبحاث المتقدمة والاختراع في المملكة المتحدة. دانييلي فيجني هو رئيس قسم البيانات في Reflective، وهي مبادرة ممولة من الأعمال الخيرية تركز على تسريع أبحاث انعكاس ضوء الشمس بشكل مسؤول.
بالإضافة إلى دورها الأساسي كعضو هيئة تدريس في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، تعمل مورجان رافين كرئيسة قسم العلوم وتمتلك أسهمًا بسيطة في شركة ناشئة ممولة من البذور تستكشف تطبيقات CDR (Carboniferous) ذات الصلة بالكتلة الحيوية. تم دعم هذا العمل بمنحة من مؤسسة جرانثام لحماية البيئة إلى جامعة كاليفورنيا.
من خلال دوره في جامعة تسمانيا، يتلقى تايلر رور تمويلًا من الحكومة الأسترالية والمختبرات المشتركة ICONIQ Impact Co-Labs للبحث في تأثيرات وكفاءة إزالة ثاني أكسيد الكربون البحري.
لا يعمل كيلسي روبرتس لدى أي شركة أو مؤسسة أو يستشيرها أو يمتلك أسهمًا فيها أو يتلقى تمويلًا منها قد تستفيد من هذه المقالة، ولم يكشف عن أي انتماءات ذات صلة بعد تعيينه الأكاديمي.