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把陽光反射回太空,能阻止全球變暖?科學家:反而會加劇氣候混亂

媒體:寰宇科學新觀察  作者:寰宇科學新觀察
專業號:碳匯資訊 2020/6/12 8:26:02

我們知道,全球變暖的幕后黑手,是大氣中不斷增加的二氧化碳或甲烷等溫室氣體。這些氣體對來自太陽的輻射有很好的通透性,對來自地球的熱輻射卻有很好的阻擋,這就讓來自太陽的能量“能進不能出”,長此以往,就會讓地球變得越來越熱。

如何應對全球氣溫的持續上升,有人提出通過向平流層注入反射性的氣溶膠來遮擋太陽的一部分熱量。畢竟,火山噴發做的基本上是相同的事情,盡管其效果是短暫的。當一座活火山爆發時,它將細小的火山灰噴射到大氣中,在那里粒子可以作為一種云層逗留,將太陽輻射反射回太空,并暫時冷卻地球。

最近,一些科學家正在探討類似效果的計劃,例如通過飛機、氣球甚至飛艇向平流層發射反射性氣溶膠,以阻擋太陽的熱量以抵消全球變暖。但難以避免的是,這種規模巨大的地球工程計劃,可能對氣候產生其他長期影響。

來自美國麻省理工學院的科學家們發現,這樣的太陽地球工程將顯著改變熱帶風暴在中高緯度地區的路徑,這些地區將會全年都會出現極端風暴。

研究小組曾經設計了一個理想化的場景,在這個場景中,太陽輻射被反射到足以抵消二氧化碳濃度增加四倍時可能出現的變暖。在這一情景下的一些全球氣候模型中,南北半球的風暴路徑強度響應顯著減弱。減弱的風暴路徑將意味著不那么強烈的冬季風暴。但研究小組警告說,減弱的風暴路徑也會導致停滯狀態,特別是在夏季,以及減少風來清除空氣污染。風的變化也可能影響海水的循環,進而影響冰原的穩定性。

麻省理工學院地球、大氣和行星科學系(EAPS)的研究生查爾斯·格特勒(Charles Gertler)說:“世界上大約一半的人口生活在熱帶以外地區,那里的風暴路徑主宰著天氣。我們的結果表明,向平流層發射反射性氣溶膠的地球工程不會簡單地逆轉氣候變化。相反,它本身有可能引發氣候的新變化。”

科學家們先前已經模擬了如果向平流層發射反射性氣溶膠的地球工程的設想在全球范圍內實施,地球的氣候可能是什么樣子,結果好壞參半。一方面,向平流層噴灑氣溶膠可以減少進入地球大氣層內的熱量,并在一定程度上抵消二氧化碳排放造成的變暖。但另一方面,地球的這種冷卻不會阻止溫室氣體引起的其他影響,例如區域降雨量減少和海洋酸化。

還有跡象表明,有意減少太陽輻射會縮小地球赤道和兩極之間的溫差,因為這項地球工程會在兩極繼續變暖的同時冷卻赤道,或者用氣候術語來說,會削弱地球經向溫度梯度。地球經向溫度梯度的改變會影響風暴的路徑。

該研究小組還研究了在向平流層發射反射性氣溶膠的地球工程的情景下,溫帶風暴路徑可能會發生怎樣的變化,該項目為科學家運行氣候模型評估其各種氣候影響提供了各種地球工程情景。G1實驗假設了一個理想化的場景,在這個場景中,一個地球工程計劃阻擋了足夠多的太陽輻射,以抵消二氧化碳濃度增加四倍時可能出現的變暖。

研究人員在G1實驗條件下,使用了各種氣候模型的結果,這些模型是即時運行的。他們還使用了一個更復雜的地球工程場景的結果,其中二氧化碳濃度和氣溶膠在一個以上緯度注入平流層。在每一個模型中,他們都記錄了沿風暴路徑不同位置的海平面氣壓的日常變化。這些變化反映了風暴的通過,并測量了風暴軌道的能量。

他們的研究結果顯示,在整個氣候模型中,地球工程將削弱南北半球的風暴路徑。根據他們考慮的情況,北半球的風暴路徑將比今天弱5%到17%。在兩個半球,風暴路徑減弱,意味著冬季風暴減弱,但也會導致更為停滯的天氣,這可能會影響熱浪。在所有季節,這可能會影響空氣污染的通風。這也可能導致水文循環減弱,區域降雨量減少。與我們習慣的基準氣候相比,這些變化并不好。

研究人員很好奇,如果沒有地球工程學的加入,同樣的風暴路徑如何僅對全球變暖做出反應,因此他們再次在幾個只有變暖的情景下運行氣候模型。令人驚訝的是,他們發現,在北半球,全球變暖也會削弱風暴路徑,其強度與地球工程的增加相同。這表明,通過減少輸入熱量來冷卻地球的努力,對改變全球變暖的影響,至少對風暴路徑沒有多大作用。這是一個令人費解的結果,研究人員不確定如何解釋。

在南半球,情況略有不同。他們發現,僅僅全球變暖就能加強那里的風暴路徑,而太陽能地球工程的加入將阻止這種加強,甚至進一步削弱那里的風暴路徑。研究小組還觀察到,風暴路徑的減弱與溫度和濕度的變化密切相關。具體地說,氣候模型顯示,由于太陽輻射減少,隨著兩極持續變暖,赤道明顯降溫。這種降低的溫度梯度似乎足以解釋減弱的風暴路徑,這是該小組首先證明的結果。

這項工作強調了向平流層發射反射性氣溶膠的地球工程并不能逆轉氣候變化,而是在用一種前所未有的氣候狀態替代另一種。反射陽光并不能完全抵消溫室效應。到目前為止,降低二氧化碳等溫室氣體的排放,仍然是減緩全球變暖的最有效的方法。

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