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挡住太阳,就能阻挡全球变暖?  

2015-03-26 10:21:49|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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为了减缓全球变暖的趋势,科学家们想尽了各种办法,而有人则提出了阻挡太阳光进入地球的想法,这可行吗?我们究竟该做些什么?

  

用改装过的飞机喷射出硫酸就可以让北极上空的天空保持灰霾状态好几年,“而这只需要制作一部好莱坞大片的费用”,哈佛大学的物理学家戴维?基思(David Keith)如此说道。他还断言,只需花10亿美元,就能让整个地球在2020年左右被硫酸液滴包裹。

 


从上空看,航运路线在俄勒冈海岸附近的云层中留下了一道轨迹。图源:Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA/GSFC

 

这就是“地球工程”(geoengineering),或者正如英国皇家科学院所定义的,“有意的大尺度的改变地球环境的行为”。这种模仿火山爆发带来的冷却效应的灰霾措施是如此廉价,几乎任何一个国家——甚至随意一个亿万富翁——都可以承担。如果气候变化到了十分严重的地步,那么这样一个紧急措施看上去很不错。而目前,已经有一位心急的地球工程学者尝试通过增加海洋中铁元素的含量来促进光合作用浮游生物的生长的手段来降低二氧化碳浓度。因此,2月10日美国国家研究委员会发布了两份报告,由其所任命的一组科学家以及其他专家所编写,深入分析了各种地球工程措施。毕竟在二氧化碳浓度已经到达400ppm且还在不断升高的今天,我们很可能需要这些措施。

 

正如上面所举的例子,地球工程有两种不同的类型:一类通过阻挡阳光来减缓全球变暖,配合太阳辐射管理或者改变反照率等措施;另一类则是消除导致全球变暖的分子:CO2。控制太阳辐射这种做法风险不少,并且很多风险现在仍未知。比如,模仿火山喷发的制冷效应,向平流层中喷射硫酸液滴很有可能损害保护地球生物免受紫外辐射的臭氧层,它也很有可能加剧空气污染,带来更多哮喘和死亡风险。

 

另一种阻挡阳光的想法是利用气溶胶使得海洋上空的云更白,从而将更多的阳光反射回宇宙。这不会损害臭氧层,但却难以实践,且有可能影响全球降水。而且目前我们还不清楚在全球各大海洋航行、从烟囱向外排放气溶胶的船只是否已经对海洋上空的云进行了这一改造,这意味着我们对这一过程涉及到的大气物理和云物理机制了解甚少。另外,还有一种最坏的可能,正如数学家冯?诺依曼在20世纪50年代警告过的:这类措施的任何一个都可能被武器化,当时正处于冷战期间,有人曾想把地球工程当做一种武器。

 

然而阻挡阳光充其量只是一个短期的补救办法,它对于大气CO2浓度升高带来的其它影响毫无办法,比如海洋酸化或者在温室气体作用下夜晚越来越温暖等等。并且覆盖天空或增亮云层这类措施一旦开始使用,很有可能就无法停止,因为没有消除导致全球变暖的元凶CO2,全球变暖仅仅只会暂停,而这类速成但不持久的阻挡阳光措施中的一旦停滞,就可能导致更强的全球变暖。

 

而美国国家研究委员会发现消除CO2这个角度的措施通常风险较小,但是花费高昂。保护森林、种植树木以及加强农业中的土地管理是最简单的也是最好的补救方案,任何一个减缓全球变化的方案都应该包含这类方案,并且它们能够很大程度上减小CO2的浓度。但是向海洋添加铁元素,让发电厂燃烧新鲜植物而不是化石燃料,碳捕捉存储技术(或循环)以及利用设备直接将CO2从大气中清除,这些做法目前都太过昂贵或者有一些负面影响,比如改变海洋食物链或是替换粮食作物等等。此外,这些系统中的每一个,甚至把它们全部串联起来,都需要进行大规模的部署,来控制每年由于化石燃料燃烧和其它人类活动向大气中额外排放的340吨CO2。

 

简单来说,美国国家研究委员会的专家组并不建议任何一种地球工程措施,因为这需要对地球气候系统的深入理解。这类技术更应当被称作有着未知影响的“气候干预”。

 

中国的火力发电厂功率仍在持续增加,在2014年超过了8000亿瓦。并且尽管去年中国的煤炭使用量在21世纪以来头一次降低,这并不能意味着它已经到达了人们期望的煤炭使用量巅峰,中国自己承诺这将会在“2030年左右”发生。美国才刚刚开始控制其煤炭使用量,印度则很有可能在21世纪接下来的几十年间燃烧越来越多的煤炭。在接下来的几十年间,数百万甚至千万吨的CO2将会被排入大气,利用现有技术来捕捉并迅速消除这些碳的前景十分渺茫。

 

换句话说,因CO2排放量增加而引起的“地球工程”已经发生,带来不确定但很有可能是灾难性的后果。研究其它形式的地球工程以帮助减缓甚至扭转这一结果便十分必要了。我们不一定需要用飞机向北极上空喷射硫酸这种破坏臭氧层的做法。我们也许只需要简单的修复方法,比如转向利用自然的手段来消除CO2,如植物、海洋浮游生物以及岩石风化等等,并提高这些作用的影响力。

 

很显然没有什么办法能够减少人类把向大气中倾倒CO2,但人类很可能需要采取一些比自然本身清理更快一些的手段来清理CO2。因此美国国家研究委员会专家组建议,从CO2消除技术开始研究,从卫星上接收更多数据来更为精确地监测地球的升温以及未来火山爆发带来的影响。专家组的一员,Science杂志的总主编以及美国国家地质调查局的前主管、地质学家马西娅?麦克纳特(Marcia McNutt)说道:“我们现在越是不采取行动,将来就越有可能不得不要采取二氧化碳消除手段来避免气候变化最严重的影响。”

 

作者简介:David Biello是科学美国人环境与能源板块的助理编辑。你可以在推特上关注他@dbiello 。

 

本文观点仅代表作者,不代表《科学美国人》。(翻译:杨玉洁  审校:丁家琦)

 

原文链接:

http://blogs.scientificamerican.com/observations/2015/02/10/dont-block-the-sun-to-cope-with-global-warming/

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