花式给地球降温 释放颗粒减少卷云厚度、增加大气反射率  

核心提示: 尽管全球的科学家们都脑洞大开,放飞想象力,但目前还没有哪种方法能完全解决气候变化的问题,科学家也坦言“我们所知的任何气候工程学方法都只能抵消一部分全球变暖”。

0.85℃,看清楚了,这个数字可关系着我们这代乃至子孙后代的未来。联合国气候变化专门委员会的数据显示,自1880年以来,地球表面温度已经上升了0.85℃,甚至有研究显示本世纪末会上升至2℃。就在我们关心地球母亲的低烧“病情”时,科学家也没有闲着,最新一期的《科学》杂志就探讨了两种用气候工程学给地球降温的方案,其中一种是在大气播撒颗粒减少云层厚度,地球不再“捂着”,自然就凉快下来了。这方案听起来还挺美,让人仿佛看到了解决全球变暖的希望,英国皇家学会还列出了7种气候工程学方法并评估,给太阳“加盾”、向海里“施肥”……这些脑洞大开的方案到底是怎么回事,可行性又怎样呢?

方案一 把云变薄

原理 在上层大气播撒颗粒,减少高海拔地区的卷云

效果 把地表热量散射到太空,脱掉捂着地球的毯子

乌尔丽克·罗曼和布拉兹·加斯帕里尼都是瑞士苏黎世联邦理工学院大气与气候科学研究所的研究人员。他们的论文提出了一个大胆的降温计划:在上层大气中“播撒”微小的沙漠尘埃颗粒,以减少卷云的形成。卷云可不是咱们普遍认知的“蓝天白云”,而是在高海拔地区形成的、几乎不可见的云,主要位于地球大气的对流层中上层和平流层下层。如果你认为,卷云也可以像那些看上去厚实圆滚滚的大云朵一样反射阳光,可就大错特错了,卷云具有温室效应,会捕捉那些原本从地表散射到太空中的能量。“如果卷云的效果就像地球围着一张毯子的话,你会试图摆脱这张毯子。”试验大气物理学教授罗曼说道。

罗曼说,虽然这项计划听起来违反常识,其实还是很“靠谱”的,通常情况下,海拔4800米至12200米的大气中都充满了微小颗粒,其中一些是固体颗粒,如矿物尘埃,还有一些是液态气溶胶,如硫酸盐气溶胶。液态的悬浮颗粒会瞬间冻结,形成冰晶,从而形成了卷云。而使卷云变稀薄就改变了这一动态过程。罗曼表示,具体方法就是将固体颗粒,比如沙漠尘埃,注入到略低于卷云自然形成海拔的大气中。而其中操作的关键就在于,加入的尘埃数量要远远小于上层的颗粒,从而吸引水蒸气形成晶体。随着晶体越来越大、越来越重,它们会随着降水一起降落到地面。“带走了水蒸气,带走了湿度,就阻止了卷云的正常形成。”也就是带走了卷云形成的“原材料”。最理想的情况是,该方法能被应用到最易形成卷云的区域。研究人员的计算机模型显示,如果操作正确,变稀薄的卷云能使全球温度降低0.5℃。但如果操作不得当,就“悲剧”了,可能会在原本没有卷云的地方生成卷云。

方案二 加遮光罩

原理 向平流层注入硫气溶胶,增加大气反射率

效果 利用烟尘气体类增厚云层,遮蔽阳光降温

德国汉堡马克斯普朗克气象研究所的气候学家乌尔丽克·尼迈尔和她的同行,美国科罗拉多州博尔德大气研究中心的项目科学家西蒙妮·提蒙斯各自发表了一篇评论,讨论了一种叫做平流层气溶胶调整(SAM)的气候工程学方法。

平流层气溶胶调整法(SAM)通过向平流层注入硫气溶胶,来增加地球大气的反射率。计算机模型显示,此法可以减少达到地球表面的太阳光量。研究人员称,这种效应类似于火山爆发后残留的火山灰云,这种由烟尘气体等集结形成的云状物能够遮蔽阳光,能降低全球气温。不过,支撑这种方法的科学技术还处于早期阶段,而且开展该方法的技术也还没有开发出来。尼迈尔对这一方法并不是很“感冒”,“解决方法不能只存在于我们的脑海中。”

此外,尼迈尔和提蒙斯都在评论中提到,不同的计算机模型都一致地确定了SAM的副作用。例如,减少太阳辐射的同时也会减少蒸发作用,从而减少降水。这会造成水循环减慢,在热带地区尤为明显,降雨量的减少可能会使全球部分地区的干旱进一步加重。

不仅如此,研究人员也提到,尽管计算机模型倾向于在热带或亚热带地区的平流层中注入气溶胶,且气溶胶会在全球范围内散开,但模型在达到一定冷却效果所需注入的规模和范围上存在差异。“目前的地球系统模型没有充分地‘抓住重点’,例如平流层气溶胶、化学成分、辐射和其后之间的相互作用。现在的模型都不能模拟这种干预的全面影响。”尼迈尔和提蒙斯如此评论。看来,要想给集结烟尘气体增加太阳反射率,还要再继续努力。

方案三 变暗阳光

原理 高空释放让太阳变暗的材料

效果 在微观物理层面影响平流层

哈佛大学去年成立了“让阳光变暗 地球变凉”的气候工程学项目,并已经筹集了750万美元的私人捐款。该项目计划于明年首次进行户外实验。哈佛大学的大卫·凯斯认为,如果想达到巴黎协定降温1.5℃的目标,就需要涉及太阳的气候工程学方法。

凯斯的团队打算明年在亚利桑那州上空利用高空气球释放约1公斤让太阳变暗的材料,目的是观察该方法在微观物理层面对平流层的影响。“我不认为这是科幻情节,对我来说这就是正常的大气科学。”凯斯如此说道。不过,一些研究也表明利用太阳变暗化学物质的气候工程学可能会影响全球的气候模式,并干扰重要的季风活动。

【算笔账】

代价有点高 减排是重点

尽管全球的科学家们都脑洞大开,放飞想象力,但目前还没有哪种方法能完全解决气候变化的问题,科学家也坦言“我们所知的任何气候工程学方法都只能抵消一部分全球变暖”。不仅如此,对于问题根本和导致海洋中酸性物质增加的气体来说,还没有一种方法拿这种气体“开刀”。对此,罗曼也“吐槽”这些解决方法都没有瞄准问题的核心,有挑软柿子捏的嫌疑。罗曼认为,无论今后会采取哪一种或有效或“另类”的气候工程学方法,都应该同步减少温室气体的排放,因为减排才是重中之重。本版编译 陈小丹

关于大气层 

大气层又叫大气圈,空气密度随高度而减小,越高空气越稀薄,厚度大约在1000千米以上。整个大气层随高度不同表现出不同的特点,分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层,再上面就是星际空间了。

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