氣候變暖的話題跟地球越來(lái)越暖的溫度一樣，成為一個(gè)愈發(fā)“熱”的話題。目前，僅靠大氣減排可能已經(jīng)無(wú)法阻止氣候變化的趨勢(shì)了。過(guò)去幾十年，科學(xué)家們提出了不少改變地球環(huán)境氣候的設(shè)想，這種通過(guò)大規(guī)模改造地球環(huán)境來(lái)降低地球溫度的設(shè)想被稱為地球工程，或地球氣候工程。這些設(shè)想中有些是異想天開，如同科幻小說(shuō)一樣，極具爭(zhēng)議。但近年來(lái)形勢(shì)嚴(yán)峻，讓科學(xué)家們不得不認(rèn)真考慮這些設(shè)想的可能性。

氣候活動(dòng)家凱利·旺瑟（Kelly Wanser）曾在2019年的TED演講中提出：是否可以利用“海洋云增亮”等氣候工程項(xiàng)目，減少全球變暖的趨勢(shì)。

知識(shí)鏈接

凱利旺瑟（Kelly Wanser）是非政府組織SilverLining的執(zhí)行董事。這個(gè)組織專注于應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化的地球工程研究，它希望連結(jié)政府、科研機(jī)構(gòu)，并向大眾普及未來(lái)氣候的影響和可能的應(yīng)對(duì)措施等。同時(shí)，凱利也擔(dān)任美國(guó)華盛頓大學(xué)“海洋云層增亮”科研協(xié)作項(xiàng)目資深總監(jiān)。

延伸閱讀

兩個(gè)效應(yīng)

大氣排放對(duì)地球氣溫的影響主要造成兩個(gè)截然相反的效應(yīng)。第一個(gè)效應(yīng)是溫室氣體濃度的增加導(dǎo)致全球氣候在變暖，這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像人體的發(fā)燒，如果溫度繼續(xù)升高會(huì)導(dǎo)致十分嚴(yán)重的后果，比如冰川融化、海平面上升等;第二個(gè)效應(yīng)是科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)人類排放的氣體影響了云層，云層越亮，太陽(yáng)光反射率就越高，高亮的云層把光線反射回太空，從而降低地球溫度。

美國(guó)太平洋西海岸海洋云層衛(wèi)星圖像

美國(guó)國(guó)家航空航天局對(duì)地球大氣的模擬圖顯示了云層和粒子在地球上的移動(dòng)情況。明亮處是云層中粒子反射陽(yáng)光的部分（供圖/王治鈞）

無(wú)心插柳的云層增亮降溫法

在右側(cè)美國(guó)太平洋西海岸海洋云層衛(wèi)星圖像中，云層中的條紋是船只排出的廢氣造成的，這些氣體中的硫酸鹽等微粒與云層混合后，會(huì)暫時(shí)使云層變亮，而明亮的云層會(huì)把更多的太陽(yáng)光反射回太空，這樣會(huì)使溫度降低。這種降溫效應(yīng)在海洋云層中最明顯。

實(shí)際上，很多包含硫的排放物都可以使云層變亮，比如煤、柴油廢氣、森林火災(zāi)等排放出的氣體粒子都有冷卻效應(yīng)，在某種程度上起到降溫的作用。不過(guò)，這種效應(yīng)有很大的不確定性，因?yàn)槲覀儫o(wú)法知道降溫的程度，而這也是我們很難預(yù)測(cè)氣候變化的主要原因之一。

早在2015年，科學(xué)家就評(píng)估了這種快速降溫的可行性。按照他們的估算，如果能把云層的陽(yáng)光反射率多增加1～2個(gè)百分點(diǎn)，就可以使地球降溫2℃或更多。

海洋云層覆蓋著地球表面約20%的面積，這能反射大約30%的太陽(yáng)總輻射，而且云層也能直接令海洋表面冷卻，所以一些科學(xué)家就有了治療地球“發(fā)燒”的一個(gè)急診思路：向海洋上空注入某種反射光粒子，或向天空噴灑鹽水來(lái)照亮沿海云層，從而為“發(fā)燒”的地球降溫。

海洋云增亮計(jì)劃

海鹽霧的初步設(shè)想：理論上可行且不唯一

這是英國(guó)氣候?qū)W家約翰·萊瑟姆提出的一種方案：使用一種天然的微粒來(lái)源——海水中的海鹽霧，從船上噴射到海洋上易受影響的云層中。

據(jù)其模型研究顯示，只需在10%～20%易受影響的海洋云層中部署“海洋云增亮”，就可能抵消2℃的升溫，甚至還能通過(guò)云層變亮來(lái)減少海洋表面溫度上升引發(fā)的影響。比如，在大西洋海灣等地颶風(fēng)季來(lái)臨前的幾個(gè)月，用此方法降溫，可以降低颶風(fēng)的威力。另外，這種方法還可以使一些過(guò)熱的珊瑚礁海域“冷靜”下來(lái)，典型的案例就是為澳大利亞的大堡礁降溫。

但這個(gè)設(shè)想目前還只是停留在理論層面，并且不是唯一一種用來(lái)提高太陽(yáng)光大氣反射率的方法。

火山爆發(fā)啟發(fā)了科學(xué)家發(fā)射平流層顆粒的設(shè)想

發(fā)射平流層顆粒設(shè)想：太多的不確定因素

這個(gè)設(shè)想源自1991年菲律賓呂宋島皮納圖博火山的爆發(fā)。當(dāng)時(shí)，火山爆發(fā)釋放了大量顆粒物質(zhì)，約有1700萬(wàn)噸的硫酸鹽進(jìn)入平流層。這些懸浮顆粒隨著大氣水平運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散到全球各地，使云層變亮，陽(yáng)光反射率提高。在此后的大約2年內(nèi)，地球溫度下降了約0.5℃。這次降溫導(dǎo)致1992年北極冰層覆蓋率顯著增加。然而，在隨后幾年，隨著這些粒子落回地面，冰層覆蓋率也隨之下降。

這種現(xiàn)象給諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、荷蘭大氣化學(xué)家保羅·約瑟夫·克魯岑提供了靈感：以可控的方式將粒子播撒到平流層，讓隨之形成的云來(lái)減低陽(yáng)光入射量，冷卻地球。

這張來(lái)自美國(guó)國(guó)家大氣研究中心的對(duì)比圖顯示了直到2100年地球表面的溫度變化。左邊的黃色顯示了按目前趨勢(shì)到2100年地球表面溫度變化的情況，而右邊的則是模擬2020年微粒被逐漸播撒到平流層，并持續(xù)操作到2100年的情況。可以看出，到2100年，這種干預(yù)可以讓地球表面溫度接近目前的水平，如果不干預(yù)，溫度則將上升超過(guò)3℃。

干預(yù)與否狀況下的2100年地球表面的溫度的對(duì)比圖

地球工程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：急需資金和政策支持

近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者開始進(jìn)行一些試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證運(yùn)用地理工程技術(shù)給地球“降溫”的可行性。

哈佛大學(xué)進(jìn)行的SCoPEx實(shí)驗(yàn)，全稱“平流層控制擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的第一階段計(jì)劃在美國(guó)西南部上空20千米處進(jìn)行可操控大氣球飛行實(shí)驗(yàn)，用大氣球向平流層釋放2千克硫酸鹽、碳酸鈣和水，形成一條長(zhǎng)1000米、寬100米的管狀云帶，大氣球在推進(jìn)器引導(dǎo)下闖過(guò)這片人造云，傳感器會(huì)監(jiān)測(cè)研究顆粒密度、大氣化學(xué)和太陽(yáng)光發(fā)散等實(shí)驗(yàn)的物理效應(yīng)。

平流層控制擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)（供圖/王治鈞）

哈佛大學(xué)的實(shí)驗(yàn)人員認(rèn)為他們能妥善管控這個(gè)氣候干預(yù)技術(shù)，但是環(huán)保組織和一些批評(píng)者認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)會(huì)引起污染，導(dǎo)致災(zāi)難性的連鎖反應(yīng)。為了緩解各方面的恐慌情緒，哈佛SCoPEx項(xiàng)目組放慢了實(shí)驗(yàn)步伐，在2019年年中成立了一個(gè)獨(dú)立專家委員會(huì)來(lái)評(píng)估項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，并吸納政府和各方的意見。

一群硅谷的退休工程師在華盛頓大學(xué)提出了另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的思路：向陸地和海洋的云層中噴灑一層細(xì)鹽水霧。

為實(shí)現(xiàn)這樣的實(shí)驗(yàn)，科研人員需要先開發(fā)出高速噴射噴頭，這種噴頭每秒鐘可以噴發(fā)3萬(wàn)億微小顆粒，每一粒有80納米大小。然后將大量噴頭集束裝配在類似造雪機(jī)的噴撤器上面。一旦這些基礎(chǔ)設(shè)備就緒，就可以在沿海地區(qū)進(jìn)行初步的測(cè)試，最終的成規(guī)模測(cè)試將會(huì)在海上進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)所需的高速噴射噴頭（供圖/王治鈞）

想法雖好，但因?yàn)槿狈Y金，他們可能需要10年時(shí)間來(lái)逐步驗(yàn)證和研究實(shí)驗(yàn)所需的全套噴灑系統(tǒng)。

為了找到讓氣候恢復(fù)正常的解決方案，為保障一個(gè)安全的未來(lái)，我們需要凈化人類工業(yè)和消除二氧化碳，從現(xiàn)在開始研究應(yīng)對(duì)地球“發(fā)燒”急診所需的“醫(yī)療”方案，評(píng)估氣候工程的能力、局限和風(fēng)險(xiǎn)，以便在未來(lái)有可能發(fā)生的緊急狀況下做出明智的決定。

延伸閱讀

雖然很多科研人員都在努力，試圖找到類似的地球工程解決方案，但這些很前沿的實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目，面臨的問(wèn)題大都是資金缺乏和政策支持。

最近的科學(xué)報(bào)告預(yù)測(cè)，未來(lái)幾十年，地球的發(fā)熱趨勢(shì)可能會(huì)到達(dá)某個(gè)臨界點(diǎn)，到時(shí)人類再想扭轉(zhuǎn)自然系統(tǒng)的趨勢(shì)就很難。

好在一些國(guó)家已經(jīng)開始注意到這些問(wèn)題，并開始試探性地提供資金支持。比如，美國(guó)在2019年12月底首次同意撥付400萬(wàn)美元給國(guó)家海洋和大氣管理局，用于平流層大氣監(jiān)測(cè)和相應(yīng)的氣候工程研究工作。