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地球上的日出 。
防止地球升温的一种方法是在大气层的上层投放气溶胶 ， 将太阳的一部分能量反射回太空 。 (图片来源:Getty Images)
【全球变暖，向平流层投放气溶胶，人类能否阻止地球升温？】高空气球任务将研究一种有争议的降低全球温度的方法 。
根据英国气象局的数据 ， 2021年 ， 地球达到了一个暗淡的里程碑:大气中二氧化碳(CO2)的浓度达到了前工业化时代的150% 。 为了防止气候变化的最坏影响 ， 世界需要在2050年前将二氧化碳净排放量降至零 。
但即使我们实现了这一目标 ， 也不会直接遏制气温上升 ， 因为二氧化碳减排对全球气温的影响还需要时间而全球变暖的负面影响将持续数十年 。 但是我们还能做些什么来更快地降温呢?
哈佛大学的一个研究小组认为 ， 通过调整地球上层大气的组成 ， 有可能暂时降低全球气温 。 研究人员希望在今年夏天的平流层受控摄动实验(SCoPEx)中测试一些技术和理论的可行性 。 虽然这项工作已经被搁置 ， 但研究小组仍然希望这项实验能在不久的将来进行 。
地球热量的终极来源是太阳 ， 它将地球白天的一面沐浴在源源不断的红外辐射中 。 其中约30%被大气层反射回太空 ， 而其余的在白天使地球变暖 ， 并在晚上辐射回太空 。 在前工业时代盛行的微妙平衡中 ， 传入的热量完全被流失到太空中的热量所抵消 ， 确保了全球平均温度保持不变 。
如今的问题是 ， 二氧化碳的排放破坏了这种平衡 ， 因为它吸收了一些本应辐射回太空的热量 ， 将其困在大气中 。 大气中二氧化碳越多 ， 气温就越高 。 从长远来看 ， 人类必须减少大气中二氧化碳的含量 ， 以防止气候变化带来的最坏影响 。 但其他过程可以在短期内降低全球温度 。
例如 ， 火山爆发会将大量的尘埃颗粒喷射到大气的上层平流层 ， 形成一个保护层 ， 阻止太阳的一些热量到达地球表面 。 例如 ， 1991年菲律宾皮纳图博火山爆发导致北半球的平均温度在随后的15个月里下降了约1华氏度(超过0.5摄氏度) 。 SCoPEx团队希望从这种喷发中吸取教训 ， 向高层大气中注入粒子以降低温度 。
其基本思想被称为平流层气溶胶注入(SAI) ， 很简单 。 高空飞行的飞机或氦气球会向海拔12.4英里(20公里)或更高的平流层释放被称为气溶胶的微观颗粒 ， 这比飞机通常飞行的高度要高得多 。 这些微粒会一直悬浮在空气中 ， 它们太小了 ， 从地面上很难辨别像云一样 ， 但又足够不透明 ， 可以将一部分太阳能量反射回太空 。
在模拟中 ， SAI似乎是一个可行的概念 。 2018年政府间气候变化专门委员会(IPCC)的一份报告发现 ， 一架高空飞行的飞机可以沉积足够的气溶胶 ， 以抵消当前的全球变暖水平 。 但气溶胶必须每隔几年补充一次 ， 而且这种方法只解决了气候变化的一个症状 ， 而不是解决其根本原因——温室效应 。 充其量 ， 这只是一项权宜之计 ， 在各国减少二氧化碳水平的同时应对气温上升 。
到目前为止 ， 对SAI的研究还停留在理论阶段 ， 并辅以少量来自火山喷发的真实数据 。 SCoPEx希望在精心控制的条件下进行真实世界的测量 ， 以便更好地校准计算机模型 。 “如果我们要为决策者提供关于这是否可行的有用信息 ， 我们需要让我们的模型成为基础真相 ， ”该项目的首席研究员、哈佛大学化学和化学生物学系的弗兰克·科奇告诉《波士顿环球报》 。
火山主要喷出含硫化合物 。 但这些化合物不仅会使大气变冷 ， 还会破坏保护我们免受有害紫外线辐射的地球臭氧层 。 因此SCoPEx团队正专注于一种危害较小的气溶胶——碳酸钙换句话说 ， 就是粉笔灰 。 研究人员希望它能在不伤害臭氧层的情况下产生所需的冷却效果 。
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