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
      Sadzenie drzew i zapobieganie pożarom lasów niekoniecznie prowadzi do uwięzienia większej ilości węgla w glebie. Autorzy badań opublikowanych na łamach Nature Geoscience odkryli, że planowane wypalanie sawann, użytków zielonych oraz lasów strefy umiarkowanej może pomóc w ustabilizowaniu węgla uwięzionego w glebie, a nawet zwiększenia jego ilości.
      Kontrolowane wypalanie lasów, którego celem jest zmniejszenie intensywności przyszłych niekontrolowanych pożarów, to dobrze znana strategia. Odkryliśmy, że w takich ekosystemach jak lasy strefy umiarkowanej, sawanny i użytki zielone, ogień może ustabilizować, a nawet zwiększyć ilość węgla uwięzionego w glebie, mówi główny autor badań, doktor Adam Pellegrini z University of Cambridge.
      Wynikiem dużego niekontrolowanego pożaru lasu jest erozja gleby i wypłukiwanie węgla do środowiska. Mogą minąć nawet dziesięciolecia, nim uwolniony w ten sposób węgiel zostanie ponownie uwięziony. Jednak, jak przekonują autorzy najnowszych badań, ogień może również prowadzić do takich zmian w glebie, które równoważą utratę węgla i mogą go ustabilizować.
      Po pierwsze, w wyniku pożaru powstaje węgiel drzewny, który jest bardzo odporny na rozkład. Warstwa węgla zamyka zaś wewnątrz bogatą w węgiel materię organiczną. Ponadto ogień może zwiększyć ilość węgla ściśle powiązanego z minerałami w glebie. Jeśli odpowiednio dobierze się częstotliwość i intensywność pożarów, ekosystem może uwięzić olbrzymie ilości węgla. Chodzi tutaj o zrównoważenie węgla przechodzącego do gleby w postaci martwych roślin i węgla wydostającego się z gleby w procesie rozkładu, erozji i wypłukiwania, wyjaśnia Pellegrini.
      Gdy pożary są częste i intensywne, a tak się dzieje w przypadku gęstych lasów, wypalane są wszystkie martwe rośliny. Ta martwa materia organiczna rozłożyłaby się i węgiel trafiłby do gleby. Tymczasem w wyniku pożaru zostaje on uwolniony do atmosfery. Ponadto bardzo intensywne pożary mogą destabilizować glebę, oddzielając bogatą w węgiel materię organiczną od minerałów i zabijając bakterie oraz grzyby.
      Bez obecności ognia martwa materia organiczna jest rozkładana przez mikroorganizmy i uwalniana w postaci dwutlenku węgla lub metanu. Gdy jednak dochodzi do niezbyt częstych i niezbyt intensywnych pożarów, tworzy się węgiel drzewny oraz dochodzi do związania węgla z minerałami w glebie. A węgiel w obu tych postaciach jest znacznie bardziej odporny na rozkład, a tym samym na uwolnienie do atmosfery.
      Autorzy badań mówią, że odpowiednio zarządzane wypalanie może doprowadzić do zwiększenia ilości węgla uwięzionego w glebie. Gdy rozważamy drogi, jakimi ekosystem przechwytuje węgiel z atmosfery i go więzi, zwykle uważamy pożary za coś niekorzystnego. Mamy jednak nadzieję, że nasze badania pozwolą odpowiednio zarządzać pożarami. Ogień może być czymś dobrym, zarówno z punktu widzenia bioróżnorodności jak i przechowywania węgla, przekonuje Pellegrini.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Z symulacji przeprowadzonych przez naukowców ze Stanford University dowiadujemy się, że globalne ocieplenie wydłuży okresy stagnacji atmosfery. To bardzo niebezpieczne zjawisko dla mieszkańców miast i obszarów uprzemysłowionych.
      Liczne modele, wykorzystane na Stanfordzie, wykazały, że wydłużonych okresów stagnacji doświadczy aż 55% ludzkości. O stagnacji mówi się, gdy masa powietrza pozostaje przez dłuższy czas w jednym miejscu i gdy nie ma opadów.
      Podczas normalnych procesów atmosferycznych powietrze jest oczyszczane przez opady oraz mieszane dzięki wiatrowi. Jednak w czasie stagnacji powietrze nie jest oczyszczane, a nad obszar, który jej doświadczył, nie napływa nowe, czystsze powietrze i nie wypycha stamtąd powietrza zanieczyszczonego. To oznacza, że rośnie poziom koncentracji zanieczyszczeń w powietrzu. Jest to zjawisko szczególnie niebezpieczne na gęsto zaludnionych obszarach.
      Uczeni ze Stanforda uważają, że średnia liczba dni stagnacji w atmosferze wzrośnie o 40 dni rocznie. W ich wyniku będziemy prawdopodobnie mieli ze zwiększoną liczbą zachorowań na choroby płuc i układu krążenia. To z kolei przełoży się na zwiększoną umieralność. Ofiarami tak zmienionego klimatu mogą paść miliony osób rocznie.
      Najbardziej dotkniętymi stagnacją atmosfery obszarami będą Meksyk, Indie i zachodnia część USA. To gęsto zaludnione obszary, więc tam może pojawić się najwięcej problemów.
      Głównym sposobem walki z tak niekorzystnymi zjawiskami powinna być próba uniknięcia wystąpienia takich zjawisk czyli radykalna redukcja emisji gazów cieplarnianych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na University of Central Florida powstał pierwszy w historii oscyloskop optyczny. Urządzenie może zrewolucjonizować technologie komunikacyjne, od smartfonów po internet. Skonstruowane na UCF urządzenie mierzy pole elektryczne światła zamieniając oscylacje światła w sygnał elektryczny.
      Dotychczas pomiary pola elektrycznego światła były poważnym problemem ze względu na olbrzymie tempo jego oscylacji. Najbardziej zaawansowane techniki pomiarowi, wykorzystywane w urządzeniach elektronicznych i telekomunikacyjnych, pozwalają na pomiar częstotliwości rzędu gigaherców. Pokrywa to spektrum radiowe i mikrofalowe promieniowania elektromagnetycznego. Jednak światło oscyluje ze znacznie większa częstotliwością. Możliwe jest więc upakowanie w nim znacznie większej ilości informacji niż robimy to obecnie. Jednak nie dysponujemy narzędziami, które by to umożliwiały. Obecne oscyloskopy dokonują uśrednionych pomiarów w ramach impulsu światła. Nie potrafią odróżnić poszczególnych dolin i grzbietów fali. Gdybyśmy zaś byli w stanie mierzyć pojedyncze doliny i grzbiety, moglibyśmy kodować w nich informacje
      Dzięki włóknom optycznym możemy korzystać ze światła do przesyłania informacji, ale wciąż jesteśmy ograniczeni prędkością oscyloskopów, mówi profesor Michael Chini. Nasz oscyloskop optyczny może zwiększyć prędkość przekazywania informacji nawet o około 10 000 razy.
      Uczeni z Florydy zbudowali swoje urządzenie i zaprezentowali jego możliwości dokonując w czasie rzeczywistym pomiarów pól elektrycznych indywidualnych impulsów światła laserowego. W kolejnym etapie badań będą chcieli sprawdzić, gdzie leży nieprzekraczalna granica prędkości pomiaru przy wykorzystaniu ich techniki.
      Swoje badania naukowcy opisali na łamach Nature Photonics.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Do poprawy pogarszającego się wzroku wystarczą 3 minuty tygodniowo porannej ekspozycji oczu na światło czerwone o długości fali 670 nm, donoszą naukowcy z University College London. Najnowsze badanie opiera się na wcześniej przeprowadzonych eksperymentach, kiedy to ten sam zespół naukowy zauważył, że wystawienie oka na trzyminutową ekspozycję światła czerwonego uruchamiało mitochondria w siatkówce.
      Teraz naukowcy chcieli sprawdzić, jaki wpływ na oczy będzie miała pojedyncza trzyminutowa ekspozycja na światło o odpowiedniej długości fali. Postanowili też sprawdzić, czy skuteczne będzie światło o znacznie mniejszej energii niż w poprzednich badaniach. Jako, że podczas wcześniejszych badań zauważyli, że mitochondria „pracują na zmiany” w zależności od pory dnia, zbadali też, czy istnieje różnica pomiędzy wystawieniem oczu na działanie światła rano i wieczorem.
      Okazało się, że po trzyminutowym wystawieniu oka na działanie światła o długości fali 670 nm wiązało się z 17-procentową poprawą postrzegania kontrastu pomiędzy kolorami. Efekt taki utrzymywał się przez co najmniej tydzień. Co interesujące, pozytywny skutek miało wyłącznie poddanie się działania takiego światła rankiem. Oświetlanie oka po południu nie przyniosło żadnej poprawy.
      Autorzy badań mówią, że ich odkrycie może doprowadzić do pojawienia się taniej domowej terapii, która pomoże milionom ludzi na całym świecie, doświadczającym naturalnego pogarszania się wzroku. Wykazaliśmy, że pojedyncza poranna ekspozycja na światło czerwone o odpowiedniej długości fali znacząco poprawia wzrok, mówi główny autor badań, profesor Glen Jeffery.
      Komórki w naszych siatkówkach zaczynają starzeć się około 40. roku życia. Pogarsza się nam wzrok. Proces ten jest częściowo związany z gorszym funkcjonowaniem mitochondriów. Ich zagęszczenie jest największe w fotoreceptorach, które mają też największe wymagania energetyczne. Z tego też powodu siatkówka jest jednym z najszybciej starzejących się organów naszego organizmu. W ciągu życia dochodzi w niej do aż 70-procentowego spadku produkcji ATP, substancji odgrywającej bardzo ważną rolę w produkcji energii. To prowadzi do znacznego upośledzenia funkcji fotoreceptorów, którym brakuje energii.
      Uczeni z UCL najpierw przeprowadzili eksperymenty na myszach, muszkach-owocówkach i trzmielach, u których zauważyli znacznie poprawienie funkcjonowania fotoreceptorów po oświetleniu ich światłem o długości 670 nm. Mitochondria są szczególnie wrażliwe na większe długości fali, które wpływają na ich funkcjonowanie. Fale o długości 650–900 nm powodują zwiększenie produkcji energii przez mitochondria, dodaje Jeffery.
      Fotoreceptory składają się z czopków, odpowiedzialnych za widzenie kolorów, oraz pręcików, reagujących na intensywność światła, pozwalających np. na widzenie przy słabym oświetleniu. Autorzy badań skupili się na czopkach i pomiarach postrzegania kontrastu pomiędzy czerwonym a zielonym oraz niebieskim a żółtym.
      W badaniach wzięło udział 20 osób w wieku 34–70 lat, u których nie występowały choroby oczu i które prawidłowo widziały kolory. Pomiędzy godziną 8 a 9 rano ich oczy były przez trzy minuty oświetlane za pomocą urządzenia LED przez światło o długości 670 nm. Trzy godziny później zbadano ich postrzeganie kolorów, a u 10 osób badanie powtórzono tydzień później. Średnio widzenie kolorów poprawiło się u badanych o 17% i stan ten utrzymał się przez co najmniej tydzień. U niektórych ze starszych osób doszło do 20-procentowej poprawy widzenia kolorów.
      Kilka miesięcy później, po upewnieniu się, że pozytywny efekt poprzedniego eksperymentu już minął, badanie powtórzono na 6 osobach. Przeprowadzono je w taki sam sposób, ale pomiędzy godzinami 12 a 13. Nie zauważono żadnej poprawy widzenia.
      Profesor Jeffery mówi, że obecnie brakuje na rynku tanich urządzeń do terapii wzroku czerwonym światłem. Istniejące urządzenie mogą zaś kosztować ponad 20 000 USD. Dlatego też uczony rozpoczął współpracę z firmą Planet Lighting UK i pomaga jej stworzyć tanie urządzenie do domowej terapii. Technologia jest prosta i tania, energia fali 670 nm jest niewiele większa od naturalnie otaczającego nas światła. Biorąc to pod uwagę, jestem przekonany, że uda się stworzyć tanie łatwe w użyciu urządzenie do stosowania w domu, stwierdza uczony.
      Naukowcy podkreślają jednak, że przydatne byłyby dodatkowe badania na większej próbce ochotników, gdyż zauważyli, że nawet u osób w podobnym wieku różnica w poprawie wzroku może być znacząca. Być może istnieją jeszcze inne czynniki, które na to wpływają.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Scientific Reports.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Big Bear Solar Observatory, Instituto de Astrofísica de Canarias oraz New York University poinformowali, że Ziemia pociemniała w wyniku zmian klimatycznych. Główną zaś przyczyną zmniejszonego współczynnika odbicia naszej planety są ogrzewające się oceany. Na potrzeby swoich badań uczeni wykorzystali dane z 20 lat (1998–2017) pomiarów światła popielatego oraz pomiary satelitarne. Okazało się, że w tym czasie doszło do znacznego spadku albedo – stosunku światła padającego do odbitego – Ziemi.
      Światło popielate to światło odbite od Ziemi, które pada na nieoświetloną przez Słońce powierzchnię Srebrnego Globu. Możemy z łatwością zaobserwować je w czasie, gdy Księżyc widoczny jest jako cienki sierp o zmierzchu lub świcie. Widzimy wtedy słabą poświatę na pozostałej części jego tarczy. To właśnie światło popielate, odbite od naszej planety światło słoneczne, które dotarł do Księżyca.
      Obecnie, jak czytamy na łamach pisma Geophysical Research Letters wydawanego przez American Geophysical Union, Ziemia odbija o około 0,5 W na m2 mniej światła niż przed 20 laty, a do największego spadku doszło na przestrzeni 3 ostatnich lat badanego okresu. Taka wartość oznacza, że współczynnik odbicia naszej planety zmniejszył się o około 0,5%. Ziemia odbija około 30% padającego na nią światła słonecznego.
      Taki spadek albedo był dla nas zaskoczeniem, gdyż przez wcześniejszych 17 lat utrzymywało się ono na niemal stałym poziomie, mówi Philip Goode z Big Bear Solar Observatory.
      Na albedo planety wpływają dwa czynniki, jasność jej gwiazdy oraz współczynnik odbicia samej planety. Badania wykazały zaś, że obserwowane zmiany albedo Ziemi nie są skorelowane ze zmianami jasności Słońca, a to oznacza, że przyczyna zmian albedo znajduje się na samej Ziemi.
      Jak wykazały dalsze analizy, satelity pracujące w ramach projektu Clouds and the Earth’s Radiant Energy System (CERES) zarejestrowały spadek pokrywy nisko położonych jasnych chmur tworzących się nad wschodnią częścią Pacyfiku. Do spadku tego doszło u zachodnich wybrzeży obu Ameryk. Z innych zaś badań wiemy, że w tamtym regionie szybko rośnie temperatura wód powierzchniowych oceanu, a zjawisko to spowodowane jest zmianami w dekadowej oscylacji pacyficznej (PDO). Zaś zmiany te są najprawdopodobniej wywołane globalnym ociepleniem.
      Zmniejszenie współczynnika odbicia oznacza również, że w całym ziemskim systemie zostaje uwięzione więcej energii słonecznej niż wcześniej. To może dodatkowo napędzać globalne ocieplenie.
      Specjaliści zauważają, że to niepokojące zjawisko. Jakiś czas temu naukowcy meli nadzieję, że globalne ocieplenie doprowadzi do pojawienia się większej ilości chmur i zwiększenia albedo Ziemi, co złagodzi wpływ człowieka na klimat i go ustabilizuje. Tymczasem okazało się, że chmur tworzy się mniej, przez co albedo spada.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...