Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Czy geoinżynieria uratuje rolnictwo?

Recommended Posts

W miarę wzrostu globalnego ocieplenia i w obliczu braku chęci redukcji gazów cieplarnianych, naukowcy coraz częściej biorą pod uwagę geoinżynierię. Jednak manipulowanie klimatem planety może przynieść nieoczekiwane, niekorzystne skutki. Zanim ktokolwiek tego spróbuje, musimy zbadać, jakie będą tego konsekwencje. Musimy dowiedzieć się, w co się możemy wpakować", mówi profesor Solomon Hsiang z University of California, Berkeley. Hsiang i jego zespół chcą zbadać, jakie skutki może przynieść celowe rozpylanie w atmosferze miniaturowych cząstek, które odbijałyby część promieniowania słonecznego. Zespół Hsianga skupił się tutaj na wpływie takich działań na produkcję rolniczą.

Coraz więcej badań pokazuje, że rosnąca temperatura zaczyna wywierać tak niekorzystny wpływ na rośliny, iż można obawiać się o wielkość plonów. Powstrzymanie ocieplenia poprzez rozpylenie związków, mogących powstrzymać wzrost temperatury może powstrzymać spadek plonów i zapewnić ludzkości dostateczną ilość pożywienia. Ponadto niewykluczone, że rośliny wolą rozproszone światło, a takie zapewniłoby rozpylenie w atmosferze chroniących Ziemię cząstek. Jednocześnie jednak na powierzchnię naszej planety trafiałoby mniej światła, a to mogłoby negatywnie odbić się na plonach. Nie wiadomo, który z elementów przeważy i jaki wpływ na rolnictwo miałyby działania geoinżynieryjne tego typu.

Hsiang i jego zespół postanowili więc bliżej przyjrzeć się dwóm dużym erupcjom wulkanicznym, wybuchowi Mount Pinatubo na Filipinach z 1991 roku oraz eksplozji meksykańskiego El Chichon z 1982 roku. Podczas obu erupcji do atmosfery przedostały się miliony ton dwutlenku siarki, gazu, który tworzy w atmosferze aerozole blokujące dopływ promieni słonecznych. Wiadomo, że po eksplozji Mt. Pinatubo średnie temperatury na Ziemi spadły na dwa lata o około 0,5 stopnia Celsjusza.

Naukowcy wykorzystali dane satelitarne dotyczące obu erupcji oraz informacje o zbiorach kukurydzy, soi, ryżu i pszenicy ze 105 krajów z lat 1979–2009. Jako, że chcieli dowiedzieć się, jak przesłonięcie światła słonecznego wpłynęło na plony, pod uwagę wzięli też, w celu wyeliminowania tych czynników, inne zjawiska, jak np. wielkość opadów.

Okazało się, że erupcja Mt. Pinatubo z pewnością zmniejszyła plony płodów rolnych. Zjawisko takie jest znacznie mniej widoczne w przypadku wybuch El Chichon, jednak erupcja ta jest znacznie słabiej poznana, co mogło wpłynąć na ostateczny wynik badań grupy Hsianga. Naukowcy wyliczyli, że wskutek wybuchu Mount Pinatubo światowe zbiory kukurydzy zmniejszyły się o 9%, a plony soi, ryżu i pszenicy spadły o 5%. Tak duże spadki były zaskoczeniem. Uczeni spodziewali się bowiem, że rozproszone światło będzie korzystne dla roślin.

Wyniki analizy zastosowano do modeli klimatycznych i obliczono, jak mogą wyglądać przyszłe zbiory z geoinżynierią i bez niej. Okazało się, że wszelkie potencjalne korzyści z geoinżynierii są niweczone przez mniejszą dostępność światła. Geoinżynieria nie przynosi rolnictwu szkody, ale też mu nie pomaga. Dotychczas wielu sądziło, że jeśli zastosujemy geoinżynierię i nie dopuścimy dzięki niej do wzrostu temperatury, to rolnictwo na tym skorzysta, gdyż plony nie będą spadać z powodu gorąca. Jednak, jak się okazało, zmieni się tylko przyczyna spadku. Nie zmniejszą się one z powodu gorąca, ale z powodu mniejszej dostępności światła.

Część naukowców przestrzega jednak przed wyciąganiem pochopnych wniosków, argumentując, że mamy zbyt mało danych, by cokolwiek jednoznacznie stwierdzać. Geoinżynieeria zmieni klimat w zupełnie inny sposób niż czynią to erupcje wulkanów, mówi David Keith, profesor fizyki z Harvard University. Po pierwsze geoinżynieria byłaby związana z ciągłym wypuszczaniem aerozoli do atmosfery. Wybuch wulkanu to jednokrotne gwałtowne wydarzenie. Przez to inna byłaby dynamika schładzania planety i inny wpływ geoinżynierii na klimat i różne jego aspekty, jak opady. Z kolei profesor klimatologii Alan Robock z Rutgers University zauważa, że rolnictwo i stosowane przezeń rozwiązania, ciągle się zmieniają, w zależności od sytuacji. Nie wiadomo, czy moglibyśmy stosować dzisiejsze rozwiązania gdy zaczniemy zajmować się geoinżynierią.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zwierzęta mogą wpaść w „ekologiczną pułapkę” modyfikując swoje zachowanie w reakcji na globalne ocieplenie w niewłaściwym kierunku, informują naukowcy z University of Exeter. Dotychczas znaliśmy „hipotezę ratunkową”, mówiącą, że wiele gatunków, szczególnie tych o bardziej elastycznych zachowaniach, może dostosować się do zmian klimatycznych. Ostatnie badania wykazały, że istnieje też pułapka, w którą wpadł stadnik rdzawołbisty.
      Naukowcy zauważyli, że w reakcji na zmiany klimatu gatunek ten zmienił zachowanie tak, że może to zmniejszyć jego zdolności do rozmnażania się. Stało się tak, gdyż ptaki zareagowały na maksymalne temperatury wczesnej wiosny przesuwając swój sezon rozrodczy na wcześniejszy okres. Problem jednak w tym, że średnie temperatury w tym okresie są wciąż niższe niż późniejszą wiosną, a to nie wróży dobrze inkubującym jajkom. Samice, zamiast dłużej siedzieć na jajka, siedzą krócej. To może zwiększać ich szanse na przeżycie, ale wystawia jajka na działanie szkodliwych niskich temperatur.
      Mieliśmy nadzieję, że bardziej elastyczne zwierzęta lepiej będą rodziły sobie ze zmianami klimatu. Okazuje się jednak, że mogą popełniać pomyłki, które pogarszają sytuację gatunku, mówi Alex Cones.
      Wiele zwierząt rozmnaża się wiosną najwcześniej jak to tylko możliwe, a ocieplający się klimat powoduje, że robią to coraz wcześniej, wyjaśnia profesor Andy Russel. Paradoksalnie, nasze badania wykazały, że wcześniejsze rozmnażanie się w reakcji na ocieplenie spowodowało, że jaja i młode stadnika rdzawołbistego są częściej narażone na zimno. Ptaki powinny zareagować dłużej wysiadując jaja, ale tego nie robią. Wysiadywanie jaj jest dla samicy bardziej kosztowne energetycznie w niższych temperaturach, więc samice skupiają się na własnym przetrwaniu i skracają czas wysiadania, dodaje. Opieka rodzicielska jest czymś, co podlega adaptacjom. Jednak w tym przypadku ptaki adaptują się w niekorzystnym kierunku, wpadając w ekologiczną pułapkę.
      Stadnik rdzawołbisty żyje w południowo-wschodniej Australii. Ich jaja, by przetrwać, muszą znajdować się w temperaturze wyższej niż 25 stopni Celsjusza, a optymalna temperatura dla rozwoju zarodka wynosi około 38 stopni Celsjusza.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimaty spowodowały, że cyklony tropikalne docierające na ląd wolniej słabną, przez co dalej docierają i powodują większe zniszczenia, czytamy na łamach najnowszego wydania Nature. Naukowcy z The Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University dowiedli, że cyklony, które tworzą się nad gorącymi wodami oceanicznymi, niosą obecnie więcej wilgoci, przez co po dotarciu na ląd dłużej się utrzymują. To sugeruje, że w przyszłości mogą utrzymywać się jeszcze dłużej i obszarom, do których wcześniej nie docierały.
      To bardzo ważne spostrzeżenie, które powinno być brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji dotyczących radzenia sobie ze skutkami globalnego ocieplenia, mówi jeden z autorów badań, profesor Pinaki Chakraborty, dyrektor Jednostki Mechaniki Płynów na OIST. Wiemy, że miejscowości przybrzeżne muszą przygotować się na bardziej intensywne huragany. Okazuje się, że na ich nadejście muszą być też gotowe miejscowości położone w głębi lądu, które mogą nie mieć odpowiedniej infrastruktury, by sobie z tym radzić, a ich mieszkańcy mogą nie mieć doświadczenia z takimi zjawiskami, dodaje uczony.
      Naukowcom z Okinawy udało się wykazać bezpośredni związek pomiędzy ocieplającym się klimatem, a tymi cyklonami, które docierają na ląd. Na potrzeby swoich badań naukowcy przeanalizowali huragany, które w ostatnim półwieczu uformowały się nad północnym Atlantykiem i dotarły na ląd. Okazało się, że obecnie w ciągu pierwszej doby po uderzeniu w ląd cyklony słabną dwukrotnie wolniej niż przed 50 laty. Gdy przyjrzeliśmy się danym jasno było widać, że w kolejnych latach cyklony słabną coraz wolniej. Nie był to jednak proces ciągły. Zmiany w poszczególnych latach odpowiadały zmianom temperatury powierzchni wód oceanicznych, mówi doktorant Lin Li, główy autor badań.
      Naukowcy przetestowali swoje spostrzeżenia za pomocą symulacji komputerowych czterech różnych cyklonów, które przeprowadzono z różnymi danymi dotyczącymi temperatury powierzchni oceanu. Gdy w symulacji huragan osiągnął kategorię 4, naukowcy symulowali jego nadejście nad ląd, odcinając go od źródła wilgoci od spodu.
      Cyklony tropikalne to silniki cieplne, jak np. silnik w samochodzie. W silniku samochodowym spalane jest paliwo i uzyskana energia cieplna zamieniana jest w pracę mechaniczną. W cyklonach wilgoć z powierzchni oceanu jest paliwem, które intensyfikuje i podtrzymuje siłę huraganu, a energia cieplna z wody jest zamieniana w potężne wiatry. W momencie, gdy huragan dotrze na ląd, dostawy paliwa zostają przerwane. Bez paliwa samochód zaczyna zwalniać, a huragan, bez źródła wilgoci, traci na sile, wyjaśnia Li.
      Naukowcy zauważyli, że nawet gdy nad ląd docierają cyklony o tej samej sile, to ten, który uformował się nad cieplejszymi wodami, wolniej słabnie. Symulacje te udowodniły, że wyciągnęliśmy prawidłowe wnioski z naszych analiz. A wnioski te mówią, że cieplejsze oceany wpływają na tempo słabnięcia huraganu, nawet po odcięciu połączenia z wodami oceanicznymi. Pytanie brzmi, dlaczego tak się dzieje, mówi Chakraborty.
      Przeprowadzili więc dodatkowe symulacje i wykazali, że odpowiedzią na to pytanie jest wilgotność. Nawet gdy cyklon dociera na ląd, zamienia się w huragan i nie ma łączności z oceanem, powietrze wciąż zawiera sporo wilgoci. Z czasem wilgoć tę traci i wiatry słabną. Huragany, które powstają nad cieplejszymi wodami oceanicznymi, mogą zawierać więcej wilgoci, która podtrzymuje je przez dłuższy czas i nie pozwala im szybko osłabnąć, dodają uczeni.
      Naukowcy zauważają, że konieczna jest zmiana obecnych – zbyt prostych – modeli badania huraganów. Obecne modele nie biorą pod uwagę wilgotności. Rozważają one huragany jako suchy wir powietrza, który jest osłabiany przez tarcie o ląd. Nasza praca pokazuje, że ten model jest niekompletny. Dlatego też modele te nie wykazywał dotychczas oczywistego wpływu ocieplania się klimatu na huragany, mówi Li.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przyjęty w grudniu ubiegłego roku Europejski Zielony Ład ma na celu uczynienie z Europy pierwszego kontynentu neutralnego pod względem klimatycznym. Europa ma pokazać innym kontynentom jak prowadzić zrównoważoną i konkurencyjną gospodarkę. Jednak, jak dowiadujemy się z artykułu opublikowanego na łamach Nature, Zielony Ład – przynajmniej w kwestii produkcji rolnej – jest niczym więcej, jak przenoszeniem zniszczenia środowiska do innych krajów.
      UE w olbrzymim stopniu zależy od importu żywności. Już 20% zbóż (118 milionów ton) i 60% mięsa oraz produktów mlecznych (45 milionów ton) konsumowanych na terenie UE pochodzi spoza granic Unii. Większy odsetek spożywanej żywności kupują tylko Chiny.
      Dzięki olbrzymiemu importowi żywności UE może prowadzić mniej intensywne rolnictwo, realizować cele Zielonego Ładu i chwalić się postępami na drodze ku osiągnięciu neutralności klimatycznej. Jednak kupowana przez UE żywność pochodzi często z krajów, gdzie nie obowiązują zbyt wygórowane normy ochrony środowiska. W ciągu ostatnich 18 miesięcy UE podpisała umowy na dostawę dziesiątków milionów ton zbóż m.in. z Indonezją, Malezją czy organizacją Mercosur (Brazylia, Argentyna, Paragwaj, Urugwaj). W wielu tych krajach w rolnictwie prowadzi się takie działania, jakie są niedopuszczalne na terenie Europy. W ten sposób przenosi się po prostu zniszczenie środowiska z Europy poza nią.
      Przykładem niech będzie powierzchnia lasów. W latach 1990–204 powierzchnia europejskich lasów zwiększyła się o 9%, czyli o około 13 milionów hektarów. Jednocześnie zaś w innych częściach świata na potrzeby produkcji rolnej dla UE wycięto około 11 milionów ha lasów. Z tego aż 3/4 to tropikalne lasy deszczowe Brazylii i Indonezji, regiony o niezwykle bogatej bioróżnorodności, będące domem dla wielu zagrożonych unikatowych gatunków.
      Podczas gdy Europa zakłada, że do roku 2050 stanie się neutralna pod względem środowiskowym, zasadzi 3 miliardy drzew, doprowadzi do odnowy biologicznej 25 000 kilometrów rzek, odwróci spadek liczby zapylaczy, o 20% zmniejszy użycie nawozów sztucznych, o 50% zużycie pestycydów, a do roku 2030 aż 25% upraw będzie organicznych, to już takich zasad nie stosuje do sprowadzanej przez siebie żywności. W wielu krajach, z których sprowadzana jest żywność do UE, by zaspokoić zapotrzebowanie gwałtownie zwiększa się użycie nawozów sztucznych i pestycydów.
      W podpisywanych umowach handlowych nie stawia się wysokich wymagań co do standardów produkcji rolnej, a istniejące przepisy są bardzo ogólne i w praktyce nie do wyegzekwowania. Mówią one np. że sprowadzana soja nie może być produkowana na terenach, które ostatnio zostały wylesione. W praktyce nie ma jednak możliwości, by taki zapis sprawdzić i wyegzekwować.
      Skutek jest taki, że np. w 2017 roku jedynie 13% sprowadzonej do Europy soi zostało wyprodukowanych na terenach, które nie były ostatnio wylesione. UE sprowadza z Brazylii wołowinę o łącznej wartości 500 milionów dolarów rocznie. Znakomita jej część została wyprodukowana na terenach, na których wycięto las po to, by zrealizować zamówienia z UE. Aż 33% wszystkich lasów, które od 1990 roku wycięto pod uprawę zbóż, zostało wyciętych po to, by uprawiać zboża kupowane przez UE.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niemieccy fizycy z Uniwersytetu im. Goethego we Frankfurcie dokonali najkrótszego w historii pomiaru czasu. We współpracy z naukowcami z DESY (Niemiecki Synchrotron Elektronowy) w Hamburgu i Instytutu Fritza Habera w Berlinie zmierzyli czas przejścia światła przez molekułę. Dokonany pomiar mieści się w przedziale zeptosekund.
      W 1999 roku egipski chemik Ahmed Zewail otrzymał Nagrodę Nobla za zmierzenie prędkości, z jaką molekuły zmieniają kształt. Wykorzystując laser stwierdził, że tworzenie się i rozpadanie wiązań chemicznych odbywa się w ciągu femtosekund. Jedna femtosekunda to zaś 0,000000000000001 sekundy (10-15 s).
      Teraz zespół profesora Reinharda Dörnera po raz pierwszy w historii dokonał pomiarów odcinków czasu, które są o cały rząd wielkości krótsze od femtosekundy. Niemcy zmierzyli, ile czasu zajmuje fotonowi przejście przez molekułę wodoru. Okazało się, że dla średniej długości wiązania molekuły czas ten wynosi 247 zeptosekund. To najkrótszy odcinek czasu, jaki kiedykolwiek udało się zmierzyć. Jedna zeptosekunda to 10-21 sekundy.
      Pomiarów dokonano wykorzystując molekułę H2, którą wzbudzono w akceleratorze za pomocą promieniowania rentgenowskiego. Energia promieni została dobrana tak, by pojedynczy foton wystarczył do wyrzucenia obu elektronów z molekuły.
      Elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki i fale. Wyrzucenie pierwszego z nich skutkowało pojawieniem się fali, po chwili zaś dołączyła fala drugiego elektronu. Z kolei foton zachowywał się jak płaski kamyk, który dwukrotnie skakał po falach.
      Jako, że znaliśmy orientację przestrzenną molekuły wodoru, wykorzystaliśmy interferencję fal obu elektronów, by dokładnie obliczyć, kiedy foton dotarł do pierwszego, a kiedy do drugiego atomu wodoru. Okazało się, że czas, jaki zajęło fotonowi przejście pomiędzy atomami, wynosi do 247 zeptosekund, w zależności od tego, jak daleko z punktu widzenia fotonu znajdowały się oba atomy, wyjaśnia Sven Grudmann.
      Profesor Reinhard Dörner dodaje: Po raz pierwszy udało się zaobserwować, że elektrony w molekule nie reagują na światło w tym samym czasie. Opóźnienie ma miejsce, gdyż informacja w molekule rozprzestrzenia się z prędkością światła. Dzięki tym badaniom możemy udoskonalić naszą technologię i wykorzystać ją do innych badań.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze ziemskiej w tym roku osiągnęło rekordowy poziom, a spowolnienie gospodarcze z powodu pandemii COVID-19 jedynie na chwilę zatrzymało negatywne skutki zmian klimatu, które czekają nas w przyszłości. Takie wnioski wypływają z najnowszego raportu przygotowanego przez Światową Organizację Meteorologiczną (WMO). Polska, reprezentowana przez IMGW-PIB jest jej aktywnym członkiem.
      „United in Science 2020” został opracowany przez Światową Organizację Meteorologiczną (WMO) pod kierownictwem Sekretarza Generalnego ONZ. Wynika z niego, że ostre, ale krótkotrwałe załamanie emisji gazów cieplarnianych na początku tego roku – wywołane pandemią – było tylko krótkim przerywnikiem w procesie nagromadzania się dwutlenku węgla, powodującego zmiany klimatyczne na naszej planecie. Stężenia gazów cieplarnianych, które są na najwyższym poziomie od trzech milionów lat, nadal rosną, powiedział Petteri Taalas, Sekretarz Generalny WMO.
      Potwierdzony w raporcie WMO fakt okresowego obniżenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery związany z powszechnym „zamknięciem” największych gospodarek świata pokazuje wyraźnie jaka jest skala antropogenicznego oddziaływania na skład atmosfery ziemskiej. Fakt, że efekt wzrostu koncentracji został okresowo wstrzymany nie oznacza, że oddaliliśmy się od zagrożenia, które jest przez wielu określane jako „klimatyczna katastrofa”. Spowodowało to bowiem jedynie tyle, że nasza tegoroczna emisja gazów cieplarnianych nie będzie rekordowo wysoka a porównywalna z tą sprzed dekady, kiedy uważano ją także za zbyt wysoką i prowadzącą do katastrofy. Problem nie tylko jest w tym, że niemalże corocznie emitujemy więcej gazów cieplarnianych niż w roku poprzednim, ale i w tym, że ilość tych związków w atmosferze wzrasta i środowisko naturalne nie jest w stanie „zagospodarować” antropogenicznego węgla w cyklach naturalnych. Nie można nie zgodzić się ze stwierdzeniem, że „dochodzimy do krawędzi”. Być może tegoroczne spowolnienie spowoduje, że w tym szaleńczym biegu nie osiągniemy linii katastrofy w rekordowym czasie a tylko o ułamek sekundy później, skomentował raport WMO prof. dr hab. Mirosław Miętus z IMGW-PIB.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...