Ud over højere temperaturer:Forberedelse til nationale sikkerhedsrisici fra klimaændringer

Når snakken drejer sig om klimaændringer, dukker visse billeder op – måske isbjørne på stadigt skrumpende isflager, koralrev drænet for farve eller kraftigere orkaner, der rammer kysten.

Men også sikkerheden for USA og andre nationer er på spil. Hvad hvis folk bliver desperate efter mad? Hvad hvis længe-sovende mikrober kommer til live på grund af optøende permafrost? Hvad hvis vand og elektricitet bliver knap?

Det er den slags spørgsmål, som forskere ved Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) stiller, når de deltager i en række nationale fora. Forskere har rejst disse spørgsmål og flere ved nylige møder i American Geophysical Union (AGU), American Meteorological Society og det amerikanske militær.

I denne uge, hvor verden fejrer Jordens Dag, samles mere end et dusin PNNL-forskere og andre ved Battelles konference om innovationer i klimamodstandsdygtighed (ICR 2024) i Washington, D.C., for at diskutere klimaændringer og deres indvirkning. Dekarbonisering, energilagring, rene brændstoffer og nationale sikkerhedsimplikationer er blandt de emner, der diskuteres af PNNL-forskere.

"National sikkerhed har mange facetter, der er direkte påvirket af klimaet," sagde Jill Brandenberger, en oceanograf, der er i ICRs organisationskomité, og som leder laboratoriets forskning i klimasikkerhed. "Det involverer energi og vand, hvilket kan være mere indlysende, men også fødevaresikkerhed, infrastruktur og sundhed. Disse er alle afgørende for national sikkerhed og overordnet menneskelig sikkerhed."

Forståelse af ændringerne starter med grundlæggende indsigter om klimaet. PNNL er hjemsted for Ruby Leung, chefforsker ved Department of Energy's Energy Exascale Earth System Model (E3SM), en sofistikeret virksomhed til at modellere klima og menneskelige interaktioner. Modellen, som er betagende i omfanget af data, den omfatter, er udgangspunktet for mange videnskabelige undersøgelser, der udforsker Jordens fremtid.

Samtidig er PNNL en af ​​landets førende ressourcer inden for nationale sikkerhedsspørgsmål, der adresserer en række traditionelle trusler (såsom masseødelæggelsesvåben) og nye trusler for at beskytte sine borgere.

På AGU i december sidste år bragte Brandenberger og kollega Brian O'Neill disse to tråde sammen og organiserede en særlig session om klima og national sikkerhed. O'Neill, en jordforsker ved Joint Global Change Research Institute (JGCRI), foreslog, at sociale og økonomiske forhold, ikke kun klimafarer, er vigtige for at forstå sikkerhedsrisici fra klimaændringer.

"Ofte er den første tendens at lave klimamodellering, fremskrive ekstreme begivenheder og derefter bemærke samfundets sårbarhed over for klimaets påvirkninger på fødevarer, vand og andre problemer," sagde O'Neill, medlem af National Academies' Climate Security Roundtable . "Men typisk er disse problemer formet meget mere af andre underliggende forhold, såsom sociale og økonomiske faktorer - de kan forværres af klimaet, men den grundlæggende sårbarhed bortset fra klimaet er afgørende at tage højde for."

Når bredere faktorer ud over klimaet overvejes, sagde O'Neill, at det slet ikke er klart, at fremtiden vil være værre end nutiden, selv med et opvarmende klima.

I en kommentar i Nature Climate Change , bemærkede han, at faktorer som fattigdomsniveauer, indkomst og uddannelse er blevet forbedret i mange dele af verden og forventes at fortsætte med at gøre det. Selvom der helt sikkert vil være skadelige virkninger af klimaændringer, som ikke kan undgås, vil forbedrede sociale forhold sandsynligvis opveje opvarmende klimaforhold i nogle dele af verden.

"Klima har en direkte indflydelse på komplekse sociale dynamikker og den geopolitiske situation på verdensplan," tilføjede Todd Hay, der leder et femårigt projekt finansieret af forsvarsministeriet for at studere klimatrusler. "Kan vi fusionere resultaterne af klimamodeller med menneskelige domænesystemer på måder, som planlæggere kan bruge til at træffe beslutninger, der vil få brede konsekvenser 10 eller 20 år fra nu?"

Fødevaresikkerhed i fremtiden

Stephanie Waldhoff fra JGCRI ser på fødevaresikkerhed – et spørgsmål, der går langt ud over bekymringer om, hvilke fødevarer der kan dyrkes i varmere omgivelser eller i områder, der vil opleve mere tørke eller kraftigere regn.

Waldhoff så på faktorer, der kunne bidrage til en nations fødevaresikkerhed - for eksempel tørke, indkomst, globale alliancer og afhængighed af andre nationer for fødevareforsyninger. Hun undersøgte især de indkomstniveauer, der vil være nødvendige for, at folk kan opfylde deres kostbehov.

Hendes modeller viser, at mere mad sandsynligvis vil være tilgængelig for folk i Afrika i de kommende årtier, i høj grad takket være stigende indkomster og forbedret landbrugsudbytte. Men andre dele af verden, såsom områder i Indien, hvor indkomster forventes at vokse langsommere, er mere tilbøjelige til at opleve fødevaremangel.

"Du er nødt til at spise, men efterhånden som priserne stiger, vil folk bruge mere på mad, spise mindre og ændre, hvad de spiser, skifte til billigere, men mindre nærende fødevarer og øge det beløb, de bruger på mad. Dette vil udmønte sig i mad. usikkerhed," sagde Waldhoff.

"Lavindkomstgrupper bliver nødt til at foretage afvejninger for at få mad, og det kan forværre negative resultater på andre aspekter af velvære, såsom energisikkerhed eller bolig. En stigning i fødevarepriserne påvirker folk meget anderledes, hvis de tjener 10.000 dollars pr. år sammenlignet med $100.000 om året."

Dæmpning af solen

Ben Kravitz fra Indiana University udforsker en måde at reducere den globale opvarmning ved at reducere mængden af ​​sollys, der rammer Jorden. En tilgang til denne solar geoengineering ville være at bruge fly til at deponere små partikler kendt som aerosoler højt i atmosfæren, der reflekterer noget sollys væk fra Jorden.

Kravitz diskuterede potentielle globale bekymringer, og hvordan regeringer kunne arbejde sammen om at navigere i problemerne. Hvem ville for eksempel træffe beslutninger om en indsats, der ville påvirke hele planeten? Og hvad hvis der er uenighed – for eksempel nogle steder, hvor en smule mere opvarmning faktisk kan hjælpe den lokale økonomi i forhold til store dele af planeten, der ville blive såret?

"Geoengineering er et flygtigt emne," sagde Kravitz. "Der ville være vindere og tabere. Nogle mennesker finder konceptet skræmmende - men det er klimaændringer også. Folk er begyndt at erkende, at der er en afvejning. Det er magisk tankegang at tro, at vi vil holde os under en stigning på 1,5° uden at handle kraftigt."

Patogener i permafrosten

Temperaturstigningen er allerede reel i Arktis, hvor permafrosten tøer hurtigt op. Sidste år var Brandenberger med til at organisere et patogener og permafrost-workshop, hvor eksperter diskuterede de potentielle risici ved fænomenet. Øverst på listen er potentielle patogener, der kan frigives, når temperaturen bliver varm.

"Vi har ikke set nogle af disse patogener i hundreder eller endda tusinder af år. Vi er ikke sikre på, hvad vi har at gøre med. Vi er nødt til at kortlægge de veje, patogener kan følge for at inficere planter eller dyr," sagde Brandenberger. "Vi er absolut nødt til at forstå dette problem bedre. Vi kan ikke lægge det her på hylden og sige, at vi ikke behøver at tænke på det."

En yderligere bekymring er vandkvaliteten, da langfrossen is og sne bliver til vand. At være i stand til at identificere mikrober, der måske aldrig er blevet set, vil være afgørende for at holde vandforsyningen sikker for tropper, videnskabsmænd og andre. At opdage og identificere ukendte patogener og afgøre, om de er ven eller fjende, er en lang styrke hos PNNL.

Brandenbergers kollega Becky Hess studerer de mikrober, der kan findes i optøet permafrost. Andre hold har fundet uddrag af gener fra flere bakterier i optøet permafrost. Hess studerer permafrost fra 150 fod under overfladen for at se, om længe-sovende bakterier stadig kan være i live, når permafrosten tøer op.

"Klimaændringer præsenterer nye udfordringer på mange fronter - der er intet sted på Jorden, der ikke er påvirket, inklusive jorden under vores fødder," sagde Brandenberger. "Earth Day giver mulighed for at overveje, hvordan man forbereder sig på vores skiftende klima, herunder de udfordringer, der stilles til den nationale sikkerhed. De modeller, vi bygger, er designet til at forudse ændringer og de påvirkninger, de kan have på miljøet og samfundet, som igen have en indvirkning på den nationale sikkerhed."

Journaloplysninger: Natur klimaændringer

Leveret af Pacific Northwest National Laboratory