La course désespérée pour refroidir l'océan avant qu'il ne soit trop tard

Holly Jean Buck est membre de l'Institut de l'environnement et de la durabilité de l'UCLA. Ceci est un extrait adapté de son prochain livre Après la géoingénierie : tragédie climatique, réparation et restauration (Septembre 2019, Verso Books).

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• Holly Jean Buck page d'archives

23 avril 2019

Unsplash / Scott Webb

Les récifs coralliens sentent la chair en décomposition lorsqu'ils blanchissent. L'émeute de couleurs - jaune, violet, céruléen - s'estompe en blanc fantomatique lorsque la chair des coraux devient translucide et tombe, laissant leurs squelettes sous le flou d'algues ressemblant à des toiles d'araignées.

Les coraux vivent en symbiose avec un type d'algues. Pendant la journée, les algues effectuent la photosynthèse et transmettent la nourriture au corail hôte. Pendant la nuit, les polypes coralliens étendent leurs tentacules et attrapent la nourriture qui passe. Seulement 1 °C de réchauffement océanique peut rompre cette relation corail-algues. Les coraux stressés expulsent les algues et, après des épisodes répétés ou prolongés d'un tel blanchissement, ils peuvent mourir de stress thermique, mourir de faim sans que les algues ne les nourrissent ou devenir plus sensibles aux maladies.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de mai 2019

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La Grande Barrière de Corail australienne - en fait un système de 2 300 kilomètres (1 400 milles) composé de près de 3 000 récifs distincts - a subi un grave blanchissement au cours des dernières années. Daniel Harrison, un océanographe australien qui étudie ce qui pourrait être fait pour gagner plus de temps pour la Grande Barrière de Corail, dit que la situation devient désastreuse. Il pourrait y avoir aussi peu que 25% de la couverture corallienne des eaux peu profondes laissées par les temps pré-anthropiques. On ne sait pas vraiment, car personne n'a commencé à prospecter avant 1985, me dit-il. Vous avez moins de 1% de l'océan dans les récifs coralliens et 25% de toute la vie marine. Nous envisageons de perdre tout cela très rapidement, en termes d'évolution. En termes de durée de vie humaine.

Les récifs coralliens ne sont pas seulement des poissons colorés et des espèces exotiques. Les récifs protègent les côtes des tempêtes ; sans eux, les vagues atteignant certaines îles du Pacifique seraient deux fois plus hautes. Plus de 500 millions de personnes dépendent des écosystèmes récifaux pour leur alimentation et leurs moyens de subsistance. Même si l'augmentation de la température finit par se stabiliser à 1,5 °C d'ici un siècle ou deux, on ne sait pas dans quelle mesure les écosystèmes des récifs coralliens survivront à un dépassement temporaire de températures plus élevées.

Les coraux sont comme le canari dans la mine de charbon.

Les coraux sont comme le canari dans la mine de charbon, dit Harrison : ils sont très sensibles à la température. Je pense vraiment que ce n'est qu'un signe avant-coureur des choses à venir. Vous savez, l'écosystème corallien pourrait s'effondrer en premier, mais je pense qu'il pourrait y avoir un certain nombre d'autres écosystèmes qui suivront. La vie est très résistante, mais les écosystèmes tels que nous les connaissons ne le sont pas.

Les écosystèmes arctiques, les glaciers de montagne et les forêts de séquoias de Californie sont également exposés à un risque élevé, même en cas de changements minimes de la température moyenne mondiale. Il en va de même pour les espèces qui ne peuvent pas se déplacer rapidement et trouver une autre niche appropriée. Ce sont les choses qui vivent déjà aux extrémités de l'échelle, et qui ne peuvent pas bouger, n'est-ce pas ? dit Harrisson. Donc, les récifs coralliens - vous savez, ils sont déjà coincés dans certaines des eaux les plus chaudes. S'il fait trop chaud pour eux là-bas, alors a) ils ne peuvent pas bouger, et b) ils n'ont nulle part où aller de toute façon. Et la même chose avec les écosystèmes extrêmement froids. Et la même chose avec les forêts de séquoias. Les arbres ne peuvent pas se lever et se déplacer assez rapidement pour suivre le changement climatique.

Le pulvérisateur de sel

Le groupe de travail de Harrison a formé des équipes pour examiner différentes idées qui pourraient aider le récif à rester en vie. Par exemple, l'océan est plein d'eau plus fraîche à des profondeurs inférieures. Ils se sont demandé s'ils pouvaient simplement pomper une partie de cette eau vers le haut, mais ont réalisé qu'il serait impossible de déplacer suffisamment d'eau pour refroidir tout le récif.

Au lieu de cela, les chercheurs se sont concentrés sur l'idée de l'éclaircissement des nuages ​​marins - une forme de géo-ingénierie solaire, en ce sens qu'elle augmente la réflectivité de la planète. La pulvérisation de minuscules particules de sel de l'eau de mer dans la couche basse de nuages ​​qui recouvre une grande partie de la surface de l'océan formerait des micro-gouttelettes de nuages. Ces gouttelettes feraient en sorte que les nuages ​​réfléchissent davantage la lumière du soleil et pourraient également les faire durer plus longtemps, refroidissant la zone. La modélisation que l'équipe de Harrison a effectuée jusqu'à présent suggère qu'avec cette méthode, il pourrait être possible de refroidir l'eau de 0,5 à 1 °C.

Le Marine Cloud Brightening Project, une collaboration internationale dirigée par le spécialiste de l'atmosphère Robert Wood et ses collègues de l'Université de Washington, pense que cela pourrait être une approche évolutive. Kelly Wanser, conseillère principale du projet, décrit d'autres façons dont les scientifiques envisagent de maintenir les coraux, comme les modifier génétiquement ou les élever pour résister à des eaux plus chaudes, ou déplacer des coraux robustes dans de nouvelles zones et les replanter. Mais, dit-elle, l'ampleur du problème revient à renforcer les montagnes Rocheuses. C'est massif.

En revanche, éclaircir les nuages ​​marins est relativement simple. Il s'agit essentiellement de construire des dispositifs de pulvérisation d'eau de mer. Il y a certainement des défis techniques à surmonter, mais le processus de base consistant à simplement prendre de l'eau de mer et à la filtrer, puis à la pulvériser, à une taille submicronique, n'est pas si difficile, dit Harrison. Ses résultats de modélisation suggèrent qu'il faudrait probablement des stations un peu en mer, juste au bord du plateau continental - des plates-formes flottantes ou des navires qui pulvériseraient des particules dans l'air. L'ensemble du projet pourrait coûter entre 150 et 300 millions de dollars par an. Cher, mais le récif rapporte environ 6 milliards de dollars chaque année à l'économie australienne. Dans la conception de Harrison, vous n'auriez pas besoin d'éclaircir les nuages ​​tout le temps, ou même chaque été. Au contraire, cela se ferait lorsque le corail risquait de blanchir, ce qui nécessiterait environ deux semaines d'avertissement pour refroidir l'eau au maximum.

Unsplash / Steve Halama

Mais, je veux dire, il y a de vraies inconnues ici, non? dit Harrisson. Parce que personne n'a jamais fait de travail de terrain à ce sujet.

Même si l'ingénierie peut être relativement simple, il est difficile de savoir dans quelle mesure l'éclaircissement des nuages ​​marins fonctionnerait, car les nuages ​​sont vraiment complexes. Si vous regardez par la fenêtre d'un avion, vous pouvez voir des nuages ​​avec toutes sortes de structures différentes, explique Ben Kravitz de l'Université de l'Indiana, qui travaille sur la comparaison des simulations de modèles de géo-ingénierie. Ils déménagent. Certains d'entre eux mesurent quelques mètres de diamètre, d'autres des dizaines de kilomètres. Certains d'entre eux sont organisés, d'autres non. Fondamentalement, vous ne pouvez pas intégrer tout ce comportement dans un seul modèle.

À cette complexité s'ajoutent les téléconnexions dans le système climatique, c'est-à-dire que les nuages ​​à un endroit affectent le temps à un autre endroit. Lorsque vous essayez de refroidir de grandes surfaces, ces effets à longue distance sont pertinents. C'est pourquoi cela me fait peur, l'idée de faire éclaircir les nuages ​​marins, explique Anthony Jones, climatologue à l'Université d'Exeter. Les téléconnexions sont presque inévitables, et si vous pouvez refroidir une certaine zone de manière significative, vous allez changer le climat et la réponse météorologique.

Compter sur la géoingénierie sous toutes ses formes, c'est accepter la perte.

Des modèles climatiques plus récents pourraient donner de meilleures estimations de l'efficacité de l'éclaircissement des nuages ​​marins. Wanser du Marine Cloud Brightening Project indique que la prochaine étape consiste à construire et à tester des buses pour pulvériser de l'eau de mer. Mais il a été difficile de lever des fonds, car le projet est considéré comme une expérience de géo-ingénierie et les gens ont peur de la géo-ingénierie. Je pense que nous avons parlé à toutes les agences gouvernementales compétentes qui pourraient soutenir cela, et essentiellement personne n'est prêt à dire 'Nous allons simplement le faire en tant que science de base des aérosols cloud', dit-elle. Ils disent: 'Non, le chat est sorti du sac - c'est de la géo-ingénierie'. Nous devrons obtenir l'approbation.

L'éclaircissement des nuages ​​est donc une technique qui pourrait aider à sauver les écosystèmes marins, mais nous ne savons pas dans quelle mesure cela fonctionnerait, et nous ne pouvons pas le savoir car la stigmatisation de la géo-ingénierie rend difficile l'obtention de financements pour la recherche. Heureusement, ce n'est pas la seule option pour essayer de refroidir les océans.

Unsplash / Thomas Péham

Les forêts d'algues

Les arbres absorbent le dioxyde de carbone, et donc la plantation de masses de nouvelles forêts a été proposée comme moyen de réduire les concentrations de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et ainsi de refroidir la terre. Mais il n'y a pas beaucoup de terres disponibles. Entrez dans le reboisement des océans, un concept décrit dans un article de 2012 par Antoine de Ramon N'Yeurt de l'Université du Pacifique Sud et ses collègues. Cette proposition de culture d'algues pour l'élimination du carbone comporte plusieurs étapes. Premièrement, les algues doivent pousser et être récoltées. Ensuite, il est placé dans un digesteur anaérobie, un grand réservoir sans oxygène qui décompose la matière organique. Cela produit du biogaz, composé d'environ 60 % de méthane et de 40 % de dioxyde de carbone. Le méthane peut être utilisé comme biocarburant, tandis que le dioxyde de carbone doit être stocké pour l'empêcher de retourner dans l'atmosphère. (Une idée est de le stocker à l'intérieur d'un tube qui reposerait sur le fond marin, bien qu'il puisse également être injecté sous terre.) L'avantage d'utiliser les algues de cette manière est qu'elles poussent rapidement et ne nécessitent pas de terre sèche, donc il ne sera pas en concurrence avec la production alimentaire ou les forêts.

N'Yeurt et ses collègues chercheurs ont calculé que le boisement de 9 % de la surface des océans du monde et le traitement des biocarburants qui en résulteraient pourraient remplacer l'énergie fossile, augmenter la production durable de poisson et éliminer 53 milliards de tonnes de dioxyde de carbone de l'atmosphère chaque année. Avec des émissions actuelles d'environ 40 milliards de tonnes par an, cela pourrait signifier en fait une baisse globale du niveau de CO2.

Mettre en œuvre rapidement Ocean Afforestation serait un effort de l'ordre de mettre un homme sur la lune, mais à la fois moins cher et probablement un bien meilleur retour sur investissement, ont écrit les auteurs de l'article. Mais un tel effort nécessite la coordination de plusieurs domaines scientifiques et techniques pour même former des projets de démonstration. Il n'y a pas d'institutions qui travaillent sur ce type de recherche et de développement holistiques.

D'un autre côté, comme pour l'éclaircissement des nuages, la technologie de base du reboisement des océans est assez simple. Cela nécessite des progrès dans des domaines tels que les techniques à faible consommation d'énergie pour la culture et la récolte des algues, la séparation efficace des gaz et la capture et le stockage du carbone, le tout en s'appuyant sur des choses que nous savons déjà faire. L'Advanced Research Projects Agency for Energy du gouvernement américain a un programme de 22 millions de dollars appelé Mariner, un acronyme pour la recherche sur les macroalgues inspirant de nouvelles ressources énergétiques, pour explorer les innovations qui pourraient relancer une industrie des algues.

La culture des algues peut également avoir d'autres avantages, comme le nettoyage de la pollution agricole. Le ruissellement des engrais de l'agriculture industrielle déverse de l'azote et du phosphore dans les océans. Un article de 2017 dans Nature Scientific Reports a déclaré que l'industrie chinoise des algues élimine déjà 75 000 tonnes d'azote et 9 500 tonnes de phosphore des eaux côtières chaque année - et que seulement 150% de culture d'algues en plus pourrait éliminer tout le phosphore qui se déverse dans les eaux côtières chinoises, bien que beaucoup il en faudrait plus pour faire face à l'excès d'azote.

Pour profiter de ces avantages, nous aurons besoin d'un système bien conçu, mais à l'heure actuelle, l'industrie n'est pratiquement pas réglementée. Pourquoi les algues ont-elles besoin d'être réglementées ? D'une part, pour prévenir la propagation d'espèces ou de maladies envahissantes. Par exemple, une maladie bactérienne appelée glace-glace infecte une algue rouge appelée Kappaphycus , transformant ses branches en horribles glaçons blancs. La maladie a causé des millions de pertes de récoltes aux Philippines, puis s'est propagée aux fermes de Tanzanie et du Mozambique.

Un autre défi est de savoir comment faire de la culture des algues un élément explicite de la politique climatique. La définition d'un puits de carbone dans la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques a été rédigée pour les arbres. Cela ne correspond pas tout à fait au profil des algues - le carbone qu'elles absorbent est facilement décomposé et libéré à nouveau. Bien sûr, il y a des idées sur la façon de séquestrer la biomasse, en l'enfonçant dans les profondeurs marines ou dans des canyons sous-marins. Mais la politique actuelle de l'ONU signifie que les algues seront principalement cultivées pour l'alimentation, les biocarburants et d'autres produits, plutôt qu'avec la séquestration du carbone expressément à l'esprit.

Un autre obstacle à l'utilisation des algues pour l'élimination du carbone est le changement climatique lui-même, qui décime déjà les forêts naturelles de varech, par exemple. Un rapport scientifique décrit les landes à oursins qui s'installent là où se trouvait autrefois la forêt de varech; ces espèces d'eau chaude fauchent tout sur leur passage. Apparemment, ils sont presque immunisés contre la famine et certaines espèces vivent plus de cinq décennies. Lorsqu'ils sont stressés par la faim, leurs mâchoires et leurs dents grossissent et ils forment des fronts qui traversent le fond marin à la recherche de nourriture. Ils ne sont qu'un exemple de la façon dont le changement climatique rend toutes sortes d'agriculture plus délicates.

Freiner les glaciers

En plus de perturber les écosystèmes, le réchauffement des océans fera bien sûr monter le niveau des mers. Ils sont déjà de 13 à 20 centimètres (5 à 8 pouces) plus élevés qu'en 1900. Au XXe siècle, la majeure partie de cette augmentation provenait de l'expansion des eaux océaniques à mesure qu'elles se réchauffaient, mais maintenant les effets de la fonte des glaciers et des calottes glaciaires ont largement dépassé dilatation thermique. L'élévation produite par la fonte des glaciers devrait être stupéfiante, de l'ordre de mètres par siècle.

Mais que se passerait-il si nous pouvions concevoir des glaciers spécifiques pour les empêcher de fondre ? John Moore, un glaciologue et chef du programme de recherche en géo-ingénierie en Chine, s'est récemment penché sur la question, et il a écrit un commentaire avec des collègues de Nature qui décrit quelques façons de le faire.

Un exemple concerne deux scientifiques des glaciers de l'Antarctique qui ont un œil nerveux sur : Pine Island et Thwaites. L'eau chaude de l'océan entre en dessous d'eux. La sagesse conventionnelle dit que cela est imparable et irréversible, en raison de la pente et de la géométrie du substrat rocheux. Mais Moore suggère que la construction d'îles artificielles devant les glaciers pourrait les renforcer, immobilisant la glace et la retenant comme le font les roches et les îles naturelles.

Une autre technique consisterait à extraire l'eau sous les glaciers pour les empêcher de glisser dans l'océan. Les glaciers reposent sur des cours d'eau sous-glaciaires ou de fines couches d'eau, mais l'assèchement de ces cours d'eau pourrait ralentir leur glissement dans la mer.

Moore dit qu'il voit cela comme une manière très démocratique et égalitaire de faire face à l'élévation du niveau de la mer : au lieu d'essayer de construire des murs autour de toutes les côtes du monde - ce qui signifie en fait que les pays riches le feront plus que les pays pauvres, bien sûr - vous pouvez traiter le problème à la source, c'est-à-dire traiter une centaine de kilomètres plutôt que des dizaines de milliers de kilomètres de littoral. L'expertise en ingénierie existe, dit-il - Regardez des choses comme la construction du canal de Suez ou la construction du nouvel aéroport de Hong Kong.

Quand nous en avons parlé avec des glaciologues, il y a d'abord beaucoup d'horreur, ajoute Moore. De toute évidence, vous allez devoir mettre des gens [en Antarctique] avec beaucoup de choses. Cela va certainement gâcher l'environnement et l'écologie. Mais si vous comparez les dégâts dus à l'effondrement de la calotte glaciaire, c'est un peu éclipsé.

Vivre dans les ruines

Les idées de Moore ne sont peut-être qu'une expérience de pensée pour l'instant, mais nous avons besoin de plus d'expériences de pensée. Prendre en compte la géo-ingénierie sous toutes ses formes signifie accepter la perte - explorer ce que signifie vivre dans les ruines, selon l'expression de l'anthropologue Anna Tsing. La géo-ingénierie est un choc pour l'esprit des personnes qui n'ont pas actuellement l'impression de vivre dans les ruines, qui n'ont pas encore accepté les pertes subies. À Pékin, cependant, où vit Moore, c'est différent, notamment à cause de la pollution de l'air. Il n'y a pas de déni, tout le monde peut voir ce que nous faisons, dit-il. Nous avons fait ce gâchis; nous devrions l'éclaircir. Vous ne pouvez pas compter sur la nature pour le faire.

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