我们是否应该尝试通过假火山爆发来解决全球变暖问题?有待确定。

我们是否应该尝试通过假火山爆发来解决全球变暖问题?有待确定。
1991 年皮纳图博火山爆发,导致行星冷却的气溶胶进入大气层。美国地质调查局照片由理查德·P·霍布利特拍摄。

随着温室气体排放再次上升,研究人员正在寻找降低温度的方法,同时让人类能够控制住自己。一个潜在的解决方案是什么?尝试模拟火山喷发。但除了调节温度外,这种做法还可能改变飓风的频率或干旱的位置。

当火山爆发时(例如 1991 年皮纳图博火山爆发),火山灰和气体的细小颗粒会喷发至大气层。这些所谓的气溶胶会阻挡和反射阳光,为地球不断升高的温度提供暂时的冷敷。

经过多年观察火山活动,一些研究人员正在研究是否可以使用相同的方法来帮助地球降温——这一想法被称为太阳地球工程。但本月发表的一系列研究表明,这一提议可能非常复杂。

“二氧化硫是由火山喷发排放的。二氧化硫也相对便宜且比较常见,因此是太阳能地球工程的天然候选对象,” 《自然通讯》杂志最近发表的一项关于该主题的研究的作者安东尼·琼斯说。“这基本上就是复制火山喷发,然后将气溶胶注入大气。”

二氧化硫是地球火山爆发后产生的巨型云层的常见成分,当它进入大气层时会膨胀并与其他化学物质(包括水)发生反应,形成气溶胶颗粒,这些颗粒可以将阳光反射回太空并冷却下方的地球。

在最近的研究中,琼斯和他的同事研究了如果仅在南半球或北半球注入含硫气溶胶会发生什么。当地球的南半球接收到大气气溶胶的注入时,他们的模型显示大西洋热带风暴的频率增加。另一方面,非洲部分地区(特别是萨赫勒地区)的干旱减少了。当他们模拟北半球的气溶胶注入时,他们看到大西洋的飓风减少了,但萨赫勒地区的干旱更加严重。

对琼斯来说,这种权衡凸显了如果我们在现实世界中尝试地球工程,将面临多大的风险。地球工程已成为全球气候对话中越来越受欢迎的话题,但它并不是可以轻率或单方面进入的事情。

“这已成为气候议程的重要组成部分,但却没有监管或治理,”琼斯说。“人们真正担心的是,一个国家可能会开始地球工程,以实现自己的气候目标,而不考虑其他国家。”

太平洋西北国家实验室的气候科学家本·克拉维茨 (Ben Kravitz) 没有参与琼斯的研究,但他喜欢这项研究不仅关注更广泛的影响,还关注更具体的区域结果。

“在很多地球工程研究中,我们关注的是温度和降水,”克拉维茨说。“但我不知道有多少人走出家门时会想,‘今年的全球平均气温是多少?’飓风真的很重要,它们影响了很多人。”

Kravitz 还在研究向大气中注入气溶胶将如何改变气候。在上周发表于《地球物理研究杂志:大气》的一系列论文中,Kravitz 和合著者介绍了一种新的计算机模型,该模型可以让他们准确地计算出我们应该在何处注入气溶胶以及注入多少气溶胶才能达到设定的降温目标。

“这个团体所做的大量工作都围绕着这个问题:如果我们进行地球工程,会发生什么?”克拉维茨说。“但这不是一个真正好回答的问题。地球工程将做很多事情,这取决于你如何做。你把气溶胶放在哪里,放多少,放什么类型。我们所做的就是把这些反过来说,让我们选择一些目标,看看我们是否可以通过平流层气溶胶注入来满足这些目标。”

他们利用该模型发现,在最坏的情况下(如果我们继续燃烧化石燃料,一切照旧),他们可以通过在世界各地一条经度线上的四个点向空气中注入气溶胶来稳定全球气温。一种算法帮助确定每年应在每个点注入多少二氧化硫以保持较低的温度,并平衡赤道和两极之间的冷却差异。(在地球工程模型中,赤道的冷却速度往往比两极快。)

克拉维茨很快指出,这只是收集更多信息的第一步,并不是解决气候危机的简单方法。在他和他的同事概述的情景中,世界最终需要每年向空气中排放数百万吨二氧化硫来维持较低的温度,而且该模型没有立即考虑到地球工程可能如何影响飓风或热浪等极端事件,更不用说粮食安全、水资源短缺或发电量变化等次要副作用。

研究人员、公众和政策制定者都有兴趣进一步了解这些潜在风险,尤其是在权衡不断变化的世界所带来的越来越紧迫的威胁时——海平面上升、气温升高、海洋酸化等。各国政府正在积极考虑将地球工程作为未来气候工具箱中的另一个潜在工具。上周,科学家在国会回答了有关地球工程研究现状的问题。

“我们目前所走的道路远远超出了我们期望的地球温度,而且风险极大,”琼斯说。“自《巴黎协议》以来,这个问题就真正凸显出来了。人们正在认真对待温度目标(将升温限制在比工业化前水平高 1.5 摄氏度以内)。”

但这里有一个重要的警告。即使气候科学家尽可能地进行所有研究,政策制定者权衡利弊并共同决定地球工程值得冒险,它仍然不是一个永久的解决方案。

“这不是灵丹妙药。地球工程不是解决气候变化的办法,”克拉维茨说。相反,我们所能期望的最好结果是,它为我们提供了一个机会,让我们在为时已晚之前阻止一些温室气体进入大气。“这是一种潜在的临时措施,可以在我们开展缓解措施的同时争取时间。”

但正如琼斯指出的那样,这只是一项临时措施,会影响整个世界——有时影响的方式会大不相同。如果我们有可能以气温下降的名义向墨西哥湾沿岸发送更多飓风——或者向本已脆弱的地区发送更多干旱——我们都希望确保自己清楚自己将面临什么。

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