為(wei) 了使全球變暖的趨勢減緩，科學家們(men) 想盡了各種辦法。能否通過減少進入地球的太陽光來消除溫室效應的影響，成了一些研究人員關(guan) 注的焦點。據《環境研究快報》雜誌11月18日在線發表的一篇論文顯示，開普敦大學的科學家們(men) 正在開展一項新的研究，他們(men) 試圖通過向地球大氣中噴射反射粒子，阻止一定比例的陽光到達地表，以解除地球因持續氣候變化而麵臨(lin) 的幹旱危機。

　　持續的氣候變化緣何會(hui) 造成毀滅性幹旱威脅？選擇反射粒子有何標準？如何噴射到合適的位置？通過噴射反射粒子為(wei) 地球打上“太陽傘(san) ”的方式能起到多大作用呢？科技日報記者就此采訪了相關(guan) 人士。

　　受火山爆發後冷卻效應啟發

　　2015年開始，被藍色海洋環繞的南非第二大城市開普敦連續幾個(ge) 冬季遭受了百年不遇的幹旱。按照預估，開普敦需要在2018年4月12日關(guan) 閉供水係統、限製居民用水，這一時間節點當時被叫作“零日”，人們(men) 也把這次事件稱作“零日”危機。雖然通過削減市政用水，同時緊急調配農(nong) 業(ye) 用水，開普敦這次“零日”危機得以避免。但相關(guan) 專(zhuan) 家認為(wei) ，當地的幹旱現象與(yu) 地球氣候變化息息相關(guan) ，要徹底消滅“零日”危機，還需要從(cong) 整個(ge) 地球的氣候係統入手。

　　“幹旱、洪澇災害，是地球係統氣候變化的表現形式之一，在地球氣候變化曆史上都是存在的。”浙江大學環境與(yu) 資源學院副教授高超超在接受記者采訪時表示，過去100多年，人類活動加劇了溫室效應，全球變暖現象愈演愈烈，地球表麵的蒸發量增加，整個(ge) 地球係統原有的水循環被改變，目前大氣係統裏的水熱資源更豐(feng) 富，但這些水可能會(hui) 集中在某段時間降落在某個(ge) 區域。相應的，其他地區或該地區的其他時段降水會(hui) 大幅減少，幹旱發生的頻率和強度也就隨之上升。

　　為(wei) 了抗擊氣候變化影響，科學家們(men) 開展了相應的地球工程研究。太陽輻射管理就是地球工程之一。據了解，太陽輻射管理的想法是受到了火山爆發後冷卻效應的啟發。

　　1991年菲律賓皮納圖博火山爆發，向大氣中釋放了大量二氧化硫和硫化氫氣體(ti) ，形成硫酸鹽氣溶膠。這些氣溶膠在一定程度上反射了太陽的短波輻射，減少了大氣中的熱量，給地表帶來了降溫效應，數據顯示，1992至1993年間地球溫度下降了約0.4℃。由此，有科學家開始建議用配有特殊裝置的飛機在平流層噴灑氣溶膠，來複製這種火山效應。

　　高超超告訴記者，2006年前後，兩(liang) 位美國科學家開展過一項地球工程項目研究，提出在距離地麵大約20公裏的平流層處高度部署材料，有望將人類活動增加的輻射熱量減少一半。此次開普敦大學科學家發布的研究成果，是在考察過這個(ge) 工程後，認為(wei) 可以利用該工程項目模型，將一種特定類型的粒子釋放到大氣中阻擋陽光，一旦成功的話，有望將“零日”危機發生的幾率降低90%。

　　為(wei) 什麽(me) 反射粒子一定要噴射到平流層中呢？高超超告訴記者，哈佛大學的科研團隊曾對此做了專(zhuan) 門研究。他們(men) 發現，如果粒子噴射到距離地麵更近的對流層，它可能很快會(hui) 隨天氣過程比如降水降落到地麵，起不到長期反射太陽輻射的作用。而平流層相對幹燥，空氣不易產(chan) 生對流，且大氣運動多是水平方向，有利於(yu) 反射粒子穩定發揮作用。大氣中平流層再往上的部分是中間層，這裏的空氣對流運動強盛，如果將反射粒子發射到這個(ge) 區域，粒子很有可能隨著氣體(ti) 流動進行無規律擴散，並且發射到這裏的成本也會(hui) 相對較高。

　　對反射粒子的選擇有講究

　　事實上，“調暗”陽光的設想並非空中樓閣，此前已經有科學家開展過相關(guan) 試驗。如2009年，俄羅斯科學家曾以直升機拋灑等方式拋灑硫酸鹽顆粒；2011年，美國加州大學的研究人員也曾在聖地亞(ya) 哥沿海進行過類似實驗。

　　據了解，噴射粒子也有一定的選取標準，如粒子的反射性能要達到一定規格，由它們(men) 拚成的小顆粒在懸浮於(yu) 大氣平流層時，形成的粒徑大小要正好能夠“對抗”太陽的短波輻射，這樣才能達到最佳的反射效果。

　　更重要的一點是，從(cong) 環境角度來看，反射粒子一定不能對大氣化學係統產(chan) 生不良影響。最初，有科學家設想在平流層中噴射硫酸鹽顆粒，很快遭到其他科學家的反對，因為(wei) 這將導致平流層中臭氧層的嚴(yan) 重破壞。目前全球臭氧損耗正處於(yu) 恢複時期，臭氧損耗物質在逐漸減少，如果噴射大量硫酸鹽顆粒進入平流層，很有可能中斷臭氧的恢複。

　　此外，空氣是垂直上升運動的，隨著空氣的上升，地麵的水汽被夾帶著一起上升，在這個(ge) 過程中，水汽是否成雲(yun) ，與(yu) 供水汽凝結的凝結核多少有很大關(guan) 係。即便水汽含量特別大，若沒有或僅(jin) 有少量的凝結核，水汽也不會(hui) 充分凝結增長。因此，科學家心目中理想的反射粒子還有一個(ge) 共同點就是，它們(men) 能起到凝結核的作用，使得大量的噴射粒子到達平流層後，不僅(jin) 其自身能夠阻擋陽光，還能凝結成雲(yun) ，對太陽光起到很好的阻擋效果。

　　至於(yu) 如何選取反射粒子的噴射位置，在高超超看來，隨著地球自轉，一般兩(liang) 周內(nei) 大氣環流就會(hui) 繞赤道一周，所以噴射地點不用考慮360°環繞。

　　隻是應對氣候變化的後備方案

　　粒子噴灑上去後，真正的效果如何，是大家非常關(guan) 注的問題。

　　有美國科學家曾經提出，可以將碳酸鈣作為(wei) 反射粒子噴射到平流層來完成該項任務，因為(wei) 碳酸鈣的顆粒除了能夠反射陽光外，還能中和平流層中因火山爆發而出現的大量硫化物，減少酸雨的生成，因此平流層中的臭氧層將不會(hui) 被反射粒子破壞，同時還能幫助修複臭氧空洞。

　　這個(ge) 看似一舉(ju) 兩(liang) 得的設想卻招致了其他科學家的批評，甚至通過噴射粒子阻擋陽光的整個(ge) 設想也有人提出反對的聲音。有科學家利用數值模型模擬在南北緯15°和30°上空的平流層注入氣溶膠，結果顯示，這種做法雖然可以降低地球表麵溫度，但同時也會(hui) 破壞海洋循環係統平衡，進而導致海洋持續變暖。

　　“原本海洋和陸地之間是有溫差的，海陸溫差是整個(ge) 地球係統季風氣候的強有力的驅動源。如果海洋變暖，海陸溫差出現波動，季風環流和降水就會(hui) 削弱，會(hui) 對整個(ge) 全球的季風區氣候、降水造成很大影響。”高超超告訴記者。

　　此外，還有科學家提出，利用反射粒子減少太陽光對地表輻射是一個(ge) “治標不治本”的手段，因為(wei) 大氣中的溫室氣體(ti) 總量並沒有減少，而氣溶膠的生命周期又很短，對流層氣溶膠的壽命一般隻有幾天到幾周，平流層中雖然氣溶膠壽命較長，但總會(hui) 消失，當反射粒子形成的氣溶膠作用結束後，氣溫可能會(hui) 出現“反彈”，進而引發更加極端的天氣，這是難以估計的風險。

　　在高超超看來，這些地球工程設想隻是作為(wei) 人類應對氣候變化的一個(ge) 後備方案。她特別強調說，做氣候工程相關(guan) 研究得出某些結論後，並不意味著科學家必須去鼓勵開展或者試點這樣的氣候工程，而是希望通過科學研究，利用氣候模型把可能產(chan) 生影響的方方麵麵因素梳理出來，為(wei) 討論不同的應對氣候變化方案提供參考。

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