To miała być opowieść o wygrywaniu ze smogiem nad oceanami, a jest o umieraniu rafy koralowej. Zmiana przepisów dla żeglugi morskiej faktycznie oczyściła powietrze, ale przy okazji odsłoniła inną, znacznie mniej oczywistą konsekwencję.
Jeszcze kilka lat temu statki były jednym z głównych źródeł zanieczyszczeń powietrza nad oceanami. Ich ciężkie, zasiarczone paliwo uwalniało po spaleniu ogromne ilości dwutlenku siarki. Gaz ten w atmosferze przekształca się w tzw. aerozole siarczanowe, czyli mikroskopijne cząstki unoszące się w powietrzu.
Te drobinki są dla ludzi niezwykle toksyczne, bo podrażniają drogi oddechowe, nasilają astmę oraz zwiększają ryzyko chorób serca i płuc. Powodują też kwaśne deszcze, które niszczą lasy, uprawy i ekosystemy wodne. Właśnie dlatego w 2020 r. Międzynarodowa Organizacja Morska wprowadziła ostre limity zawartości siarki w paliwie okrętowym. Dzięki temu ilość szkodliwych aerozoli siarczanowych w powietrzu nad szlakami żeglugowymi spadła choćby o około 80 proc. Cena tego sukcesu okazała się jednak zaskakująca, bo natura wykorzystywała te same cząstki także w inny sposób.
Statki chłodziły ocean nad Wielką Rafą Koralową
Aerozole siarczanowe mają jeszcze jedną, dużo mniej oczywistą adekwatność, a mianowicie odbijają część promieniowania słonecznego z powrotem w kosmos i pomagają tworzyć jaśniejsze, bardziej refleksyjne chmury. Innymi słowy, działają jak delikatny filtr przeciwsłoneczny rozciągnięty nad oceanem.
Kiedy statki emitowały ich dużo, powierzchnia morza dostawała nieco mniej energii słonecznej. To oznaczało odrobinę niższą temperaturę wody – różnice liczone były w ułamkach stopnia, ale dla takich wrażliwych ekosystemów, jak Wielka Rafa Koralowa każdy taki ułamek ma znaczenie.
Zespół badaczy analizujący warunki nad rafą prześledził, jak zmienił się dopływ promieniowania słonecznego po wejściu nowych norm dla żeglugi. Posłużyli się do tego regionalnym modelem klimatycznym, który potrafi oszacować, ile energii słonecznej pochłania powierzchnia oceanu przy danym stężeniu aerozoli.
Wyszło na to, iż przed regulacją statkowy parasol ze związków siarki blokował nad Wielką Rafą Koralową około 14 watów energii słonecznej na każdy m2 powierzchni. Po przejściu na czystsze paliwa ta osłona stopniała do około 3 watów. Różnica – mniej więcej 11 watów na m2 – zaczęła nagle trafiać prosto do wody.
Przeliczone na język oceanografii oznacza to średni wzrost temperatury powierzchniowej o około 0,15 stopnia Celsjusza i mniej więcej 10 proc. większą intensywność bielenia koralowców podczas fal upałów morskich.
Czym jest bielenie koralowców i dlaczego słońce je przyspiesza?
Koralowce budujące rafę są organizmami, które funkcjonują w ścisłej symbiozie z mikroskopijnymi glonami żyjącymi w ich tkankach. Te glony, nazywane zooksantellami, przeprowadzają fotosyntezę, czyli wykorzystują światło do produkcji związków, którymi dzielą się z koralowcem. W zamian dostają schronienie i składniki odżywcze.
Tak delikatny układ jest stabilny tylko w wąskim zakresie temperatur. Gdy woda robi się zbyt ciepła, koralowiec traktuje przegrzane glony jak zagrożenie i pozbywa się ich z tkanek. Wtedy traci kolor i bieleje, bo prześwituje jasny szkielet z węglanu wapnia. o ile stres cieplny trwa krótko, glony mogą wrócić, a rafa powoli odzyskuje barwy. Przy długotrwałych upałach koralowce zaczynają masowo zamierać.
Do tego dochodzi drugi czynnik, czyli nasłonecznienie. Bardzo silne światło przy wysokiej temperaturze zamienia fotosyntezę w destrukcyjny proces, w którym uszkadzane są struktury komórkowe, powstają reaktywne formy tlenu i wzmacnia się odpowiedź stresowa organizmu.
Właśnie dlatego bezwietrzna, z bezchmurnym niebem i nagrzaną powierzchnią morza pogoda to dla rafy najgorszy możliwy scenariusz. Dokładnie w takich warunkach brak filtra ochronnego z aerozoli siarczanowych nad Wielką Rafą Koralową okazał się najbardziej dotkliwy.
Kiedy pogoda decyduje o tym, jak bardzo szkodzi nam czystość
Modelowanie przeprowadzone przez naukowców pokazało, iż wpływ statkowych aerozoli na Wielką Rafę silnie zależy od cyrkulacji atmosferycznej. Kiedy nad północno-wschodnią Australią dominują klasyczne, silne wiatry pasatowe wiejące z południowego wschodu, powietrze nad rafą jest przewiewane. Cząstki pochodzące ze spalin są wtedy stosunkowo gwałtownie wywożone nad otwarty ocean i ich efekt chłodzący nad samą rafą jest słabszy.
Sytuacja zmienia się diametralnie, gdy atmosferę nad regionem wypełnia rozległy wyż, wiatry słabną, a chmur jest mało. Wtedy aerozole, o ile są obecne, potrafią znacząco ograniczyć dopływ energii do powierzchni oceanu. A jeżeli ich brakuje, tak jak po wprowadzeniu nowych norm paliwowych, woda nagrzewa się szybciej i mocniej.
To właśnie w takich gorących i bezwietrznych okresach Wielka Rafa Koralowa najbardziej odczuwa skutki czystszego powietrza najsilniej. Każdy dodatkowy ułamek stopnia powyżej progu tolerancji koralowców może decydować o tym, czy dany epizod skończy się częściowym bieleniem, czy kolejną katastrofalną falą zgonów.
Będą wstrzykiwać do Rafy zanieczyszczenia
Paradoks czystego powietrza ofiarowującego ludziom zdrowsze płuca, a rafie więcej upału, sprawił, iż naukowcy coraz poważniej traktują pomysły aktywnej ochrony tego ekosystemu. Jednym z nich jest tzw. Marine Cloud Brightening, czyli rozjaśnianie chmur morskich. Idea jest prosta, choć technologicznie skomplikowana. Naukowcy zamiast siarki ze spalin statków chcą wykorzystać naturalną sól morską. Drobniutkie kryształki soli, rozpylane z pokładów statków lub platform, miałyby odgrywać rolę jąder kondensacji chmur. Dzięki nim chmury nad rafą stałyby się gęstsze i jaśniejsze, a część promieniowania słonecznego znów zostałaby odbita.
Oznaczałoby to lokalne odtworzenie chłodzącego efektu aerozoli, ale bez toksycznej chemii. Modele sugerują, iż odpowiednio sterowane rozjaśnianie chmur mogłoby spowolnić degradację Wielkiej Rafy choćby o całe dekady i dać czas na to, co wciąż jest kluczowe, a mianowicie szybkie ograniczenie emisji gazów cieplarnianych.
To jednak wciąż eksperymentalna forma geoinżynierii klimatycznej. Trzeba sprawdzić nie tylko, czy jest skuteczna, ale także, czy nie przyniesie nieprzewidzianych skutków ubocznych dla innych elementów klimatycznego układu, np. dla opadów czy cyrkulacji atmosferycznej w regionie.
*Źródło zdjęcia wprowadzającego: Francesco Ungaro, Pexels
