平流层气溶胶喷射方案能遏制地球变暖吗?

2021年07月23日 09:38 次阅读 稿源:新浪科技 条评论

北京时间7月23日消息,我们能阻止地球变暖吗?目前,一项富有争议的高空气球任务正在研究如何降低全球气温。2021年,地球达到了一个“暗淡”的里程碑:大气中二氧化碳浓度达到了前工业化时代的150%,为了防止气候变化的最坏影响,世界需要在2050年前将二氧化碳净排放量降低至零。

The_Earth_seen_from_Apollo_17.jpg

但即使我们实现了这个目标,也不会突然刹住气温上升的脚步,因为我们需要一定的时间观察二氧化碳减少对全球气温的影响;毕竟全球变暖的负面影响将持续几十年,我们还能做些什么来更快地降低温度呢?

美国哈佛大学一支研究小组认为,通过调整地球上层大气的构成,有可能暂时降低全球气温。研究人员希望在今年夏季的“平流层受控扰动实验(SCoPEx)”中测试其中一些技术,以及他们理论的可行性。尽管这项工作已被搁置,但该研究团队仍希望该实验在不久的将来能继续开展。

地球热量的最终来源是太阳,它持续不断地照射着地球白天的一侧,其中大约30%的热量被大气层反射至太空,而剩余的热量在白天使地球变暖,在晚上又被辐射回太空。在前工业化时代的微妙大气热量平衡下,进入地球大气的热量恰好被流失到太空的热量所抵消,确保了全球平均气温稳定。

“平流层气溶胶喷射(SAI)”

受近代人类活动的影响,二氧化碳排放严重破坏了这种平衡,因为地球吸收了一些本应辐射回太空的热量,将其困在地球大气层。大气层中的二氧化碳越多,温度上升幅度就越大。从长远来看,人类必须降低大气二氧化碳含量,从而防止气候变化带来的最坏影响,但是其他一些过程可以在短期内降低全球气温。

例如:火山爆发会将尘粒云喷射到平流层,形成一层防护屏障,阻止部分太阳热量到达地球表面,1991年菲律宾皮纳图博火山爆发,导致北半球平均温度在随后的15个月里下降了0.5摄氏度,目前SCoPEx研究团队希望通过向上层大气注入粒子来降低温度,从而借鉴此类火山爆发的降温效应。

这个被称为“平流层气溶胶喷射(SAI)”的基本方案很简单,高空飞行下的飞机或者氦气球将气溶胶的微小颗粒散播在距离地面20公里的平流层,该高度比飞机通常飞行的高度更高一些。这些悬浮微粒会一直悬浮在空中,由于其体积太小无法观测到,但大气中气溶胶数量较多时形成的云层可将部分太阳热量反射至太空中。

在模拟实验中,平流层气溶胶喷射似乎是一个可行的概念,2018年,政府间气候变化专门委员会(IPCC)一份研究报告显示,一批高空飞机能散播大量气溶胶,从而抵消当前的全球变暖状况。但是气溶胶必须每隔几年补充一次,而且该方法仅解决了气候变化的一个症状,而未能解决其根本原因——温室效应。在最理想的情况下,这仅是一个权宜之计,各国应在执行遏制温室气体排放的前提下,采取类似的措施降低大气温度。

迄今为止,研究人员对平流层气溶胶喷射策略的研究仍停留在理论层面,他们提供了火山爆发有限降温的真实数据。SCoPEx研究团队希望在认真操控的条件下进行真实测量,从而更好地校准计算机模型,该项目的首席研究员、哈佛大学化学和化学生物学系弗兰克·科奇教授在接受记者采访时称,如果我们要为决策者提供关于该策略是否可行的有用信息,我们需要该模型的基础真实性。

火山喷发主要喷射含硫化合物,但这些化合物不仅会降低大气温度,还会破坏保护地球的臭氧层,而臭氧层对于地球生命是至关重要的,它可以保护地球生命免遭有害的紫外线辐射。因此,SCoPEx研究团队当前正在专注研制一种危害性更低的气溶胶——碳酸钙气溶胶,简单地讲,这是粉笔灰的主要成分,研究人员希望能在不损害臭氧层的情况下产生预期的降温效果。

具体实验方案

目前SCoPEx研究团队希望近期部署一个大型无人氦气球,它将采用一个标准的气象气球,但与之不同的是将配备螺旋桨,便于地面研究团队以可控方式操控,在瑞典太空公司的协调下,科学家计划在瑞典北部地市基律纳附近发射该气球。

在暂定明年的首次飞行计划中,该气球不会向平流层散播任何物质,而是气球上升至距离地面20公里的高度,测试气球的机动系统,并检查所有科学仪器和通信设备是否正常工作。

如果该测试成功,第二次飞行将在相同高度进行1-2公斤碳酸钙微粒的受控散播,在释放过程中,气球会沿直线稳定运行,因为气溶胶微粒会形成一个大约1千米长的窄羽流,依据SCoPEx网站的观点,气球随后会穿过该气溶胶羽流返回,观察气溶胶微粒随时间推移如何分散,以及它们反射阳光的程度。

尽管SCoPEx研究团队测试飞行对我们理解“平流层气溶胶喷射概念”很有价值,但从正确的角度看待全球降温效应也很重要。该项目的提倡者之一、哈佛大学应用物理学教授大卫·基思说:“我们的目标不是为了改变气候,也不是为了证实是否人为操作能反射阳光,我们的目标只是改进平流层中气溶胶形成方式的模型。”

基恩说:“在大规模气溶胶释放之前,至少还需要进行10年的研究,此类释放可能涉及每年向平流层注入大约150万吨气溶胶,大约需要100架飞机飞行抵达距离地面20公里的高度散播气溶胶。”

该方案仍备受争议

尽管“平流层气溶胶喷射”具有相应的实施方案,但仍备受争议,一个令人担忧的问题是,人类首先通过向大气中排放温室气体会造成气候危机,那么人们怎么能确定向大气中排放气溶胶会让情况变得更好呢?尽管计算机建模表明该方案是安全的,但仍有可能产生不可预见的副作用,例如:该方案的实施过程中可能会扰乱天气模式,通过减少农作物接受的阳光量会阻碍农作物生长,并且如果使用硫化物气溶胶,将破坏地球臭氧层。

事实上,一些科学家对平流层气溶胶喷射方案仍持谨慎态度,美国康奈尔大学机械和航空航天工程高级助理研究员道格拉斯·麦克马丁教授说:“我们实际上是试图控制整个地球气候,这是一个相当可怕的想法,在技术成熟度、物理理解、潜在影响和治理方面均存在着不确定性,基于这些担忧,SCoPEx研究团队推迟了他们的氦气球处女航时间表,直到经历一个更彻底的社会参与过程,能解决与瑞典太阳能地球工程研究相关的问题,才是考虑实施该方案的最佳时机。”

但是基恩认为,真正的风险在于一些特立独行的组织在没有SCoPEX希望获得的科学数据的情况下,实施平流层气溶胶喷射方案。同时,该方案持第二大反对意见的是,不愿减少二氧化碳排放的政府和企业将抓住平流层气溶胶喷射可能产生的负面作用,用于证明地球大气降温是不必要的。

这样可能会抵消平流层气溶胶喷射方案的任何潜在好处,即使SCoPEx任务成功,平流层气溶胶喷射方案全面实施,它也仅是补充而不是替代二氧化碳减排。哈佛大学太阳能地球工程研究项目常务董事莉齐·伯恩斯做了一个形象的类比,她说:“平流层气溶胶喷射方案就像止痛药,如果你需要手术并服用止痛药,并不意味着你不再需要手术,而我们所指的手术是切实有效的减少二氧化碳等温室气体排放。”(叶倾城)

对文章打分

平流层气溶胶喷射方案能遏制地球变暖吗?

4 (67%)
已有 条意见

    最新资讯

    加载中...

    今日最热

    加载中...

    热门评论

      Top 10

      招聘


      Advertisment ad adsense googles cpro.baidu.com
      created by ceallan