為了使全球變暖的趨勢減緩，科學家們想盡了各種辦法。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注的焦點。據(jù)《環(huán)境研究快報》雜志11月18日在線發(fā)表的一篇論文顯示，開普敦大學的科學家們正在開展一項新的研究，他們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(xù)氣候變化而面臨的干旱危機。

　　持續(xù)的氣候變化緣何會造成毀滅性干旱威脅？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地球打上“太陽傘”的方式能起到多大作用呢？科技日報記者就此采訪了相關人士。

　　受火山爆發(fā)后冷卻效應啟發(fā)

　　2015年開始，被藍色海洋環(huán)繞的南非第二大城市開普敦連續(xù)幾個冬季遭受了百年不遇的干旱。按照預估，開普敦需要在2018年4月12日關閉供水系統(tǒng)、限制居民用水，這一時間節(jié)點當時被叫作“零日”，人們也把這次事件稱作“零日”危機。雖然通過削減市政用水，同時緊急調配農(nóng)業(yè)用水，開普敦這次“零日”危機得以避免。但相關專家認為，當?shù)氐母珊惮F(xiàn)象與地球氣候變化息息相關，要徹底消滅“零日”危機，還需要從整個地球的氣候系統(tǒng)入手。

　　“干旱、洪澇災害，是地球系統(tǒng)氣候變化的表現(xiàn)形式之一，在地球氣候變化歷史上都是存在的。”浙江大學環(huán)境與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(xiàn)象愈演愈烈，地球表面的蒸發(fā)量增加，整個地球系統(tǒng)原有的水循環(huán)被改變，目前大氣系統(tǒng)里的水熱資源更豐富，但這些水可能會集中在某段時間降落在某個區(qū)域。相應的，其他地區(qū)或該地區(qū)的其他時段降水會大幅減少，干旱發(fā)生的頻率和強度也就隨之上升。

　　為了抗擊氣候變化影響，科學家們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(jù)了解，太陽輻射管理的想法是受到了火山爆發(fā)后冷卻效應的啟發(fā)。

　　1991年菲律賓皮納圖博火山爆發(fā)，向大氣中釋放了大量二氧化硫和硫化氫氣體，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(shù)據(jù)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，來復制這種火山效應。

　　高超超告訴記者，2006年前后，兩位美國科學家開展過一項地球工程項目研究，提出在距離地面大約20公里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(fā)布的研究成果，是在考察過這個工程后，認為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(fā)生的幾率降低90%。

　　為什么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門研究。他們發(fā)現(xiàn)，如果粒子噴射到距離地面更近的對流層，它可能很快會隨天氣過程比如降水降落到地面，起不到長期反射太陽輻射的作用。而平流層相對干燥，空氣不易產(chǎn)生對流，且大氣運動多是水平方向，有利于反射粒子穩(wěn)定發(fā)揮作用。大氣中平流層再往上的部分是中間層，這里的空氣對流運動強盛，如果將反射粒子發(fā)射到這個區(qū)域，粒子很有可能隨著氣體流動進行無規(guī)律擴散，并且發(fā)射到這里的成本也會相對較高。

　　對反射粒子的選擇有講究

　　事實上，“調暗”陽光的設想并非空中樓閣，此前已經(jīng)有科學家開展過相關試驗。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圣地亞哥沿海進行過類似實驗。

　　據(jù)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(guī)格，由它們拼成的小顆粒在懸浮于大氣平流層時，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，從環(huán)境角度來看，反射粒子一定不能對大氣化學系統(tǒng)產(chǎn)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，因為這將導致平流層中臭氧層的嚴重破壞。目前全球臭氧損耗正處于恢復時期，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復。

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

　　至于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，一般兩周內(nèi)大氣環(huán)流就會繞赤道一周，所以噴射地點不用考慮360°環(huán)繞。

　　只是應對氣候變化的后備方案

　　粒子噴灑上去后，真正的效果如何，是大家非常關注的問題。

　　有美國科學家曾經(jīng)提出，可以將碳酸鈣作為反射粒子噴射到平流層來完成該項任務，因為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(fā)而出現(xiàn)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被反射粒子破壞，同時還能幫助修復臭氧空洞。

　　這個看似一舉兩得的設想?yún)s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設想也有人提出反對的聲音。有科學家利用數(shù)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面溫度，但同時也會破壞海洋循環(huán)系統(tǒng)平衡，進而導致海洋持續(xù)變暖。

　　“原本海洋和陸地之間是有溫差的，海陸溫差是整個地球系統(tǒng)季風氣候的強有力的驅動源。如果海洋變暖，海陸溫差出現(xiàn)波動，季風環(huán)流和降水就會削弱，會對整個全球的季風區(qū)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“治標不治本”的手段，因為大氣中的溫室氣體總量并沒有減少，而氣溶膠的生命周期又很短，對流層氣溶膠的壽命一般只有幾天到幾周，平流層中雖然氣溶膠壽命較長，但總會消失，當反射粒子形成的氣溶膠作用結束后，氣溫可能會出現(xiàn)“反彈”，進而引發(fā)更加極端的天氣，這是難以估計的風險。

　　在高超超看來，這些地球工程設想只是作為人類應對氣候變化的一個后備方案。她特別強調說，做氣候工程相關研究得出某些結論后，并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(chǎn)生影響的方方面面因素梳理出來，為討論不同的應對氣候變化方案提供參考。