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

2020-12-06 寰宇科學新觀察

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

我們知道,全球變暖的幕後黑手,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,儘管其效果是短暫的。當一座活火山爆發時,它將細小的火山灰噴射到大氣中,在那裡粒子可以作為一種雲層逗留,將太陽輻射反射回太空,並暫時冷卻地球。

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麼強烈的冬季風暴。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汙染。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,那裡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範圍內實施,地球的氣候可能是什麼樣子,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,並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複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,並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,這可能會影響空氣汙染的通風。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,這些變化並不好。

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裡的風暴路徑,而太陽能地球工程的加入將阻止這種加強,甚至進一步削弱那裡的風暴路徑。研究小組還觀察到,風暴路徑的減弱與溫度和溼度的變化密切相關。具體地說,氣候模型顯示,由於太陽輻射減少,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並不能逆轉氣候變化,而是在用一種前所未有的氣候狀態替代另一種。反射陽光並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。

相關焦點

  • 美國設想太空裝鏡子反射陽光 能給地球降溫(圖)
    全球變暖已成為人類必須面對的重大環境問題。為遏制地球不斷升溫的趨勢,美國政府提出,通過反射部分太陽光、減少「見天日」的方式給地球降溫。但這一構想遭到聯合國氣候專家的質疑。  據英國《衛報》27日報導,美國希望科學家發明出部分阻止太陽光照射地球的技術,作為應對全球變暖的最後一道防線。
  • 美國設想"太空裝鏡子"反射陽光 給地球降溫(圖)
    美國設想"太空裝鏡子"反射陽光 給地球降溫(圖) 央視國際 www.cctv.com  2007年01月29日 22:22 來源:     來源:東方早報太空鏡子反射陽光示意圖    美建議太空裝鏡子反射陽光     全球變暖已成為人類必須面對的重大環境問題。
  • 一萬億棵樹助人類擺脫氣候變暖?
    那麼就剛好與科學家的研究結果吻合了——2018年,全球氣溫上升了1.16℃,這一年是有記錄以來的第四熱年份。氣候變暖已經在我們的生活中體現出來了,如果不加以遏制,那麼變暖的趨勢不會自動停止,預計到2030年,全球氣溫將上升1.5℃,屆時,地球上的冰川和冰山大面積消融,海平面將大幅升高。
  • 美科學家發現城市熱島效應對全球變暖影響不大
    他和研究生約翰-特恩-霍夫發現,溫室氣體在氣候變暖過程中的影響比例大約在79%左右,炭黑則在18%左右。炭黑是由化石燃料和生物燃料燃燒產生的煤煙的組成成分,其吸收陽光的效率很高,導致大氣升溫。全球變暖總量是指所有因素導致的變暖總量,主要包括溫室氣體、炭黑顆粒和熱島效應。全球變暖淨量是指總量減去顏色大氣顆粒的冷卻效應,它們能夠將陽光反射回太空,讓全球變暖幅度降低大約一半左右。
  • 全球氣候變暖是人類破壞的嗎?
    科學家已經收集了證據,並改進了解決自然和人為因素的方法。如今,科學家對人為造成的全球平均表面溫度升高(一種關鍵的氣候指標)抱有很高的信心。通過政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的連續氣候評估,可以看出他們的信心增強。
  • 研究警告說,冰的流失將導致全球變暖加劇,形成惡性循環
    根據周二的一項研究,地球冰凍區域數十億噸的冰的流失可能會使全球氣溫再升高0.4攝氏度,這凸顯了全球變暖的「惡性循環」的危險。幾乎沒有研究試圖預測,自工業時代開始以來,化石燃料造成的全球變暖排放已經達到了1攝氏度,而冰的減少將如何加劇這一排放。
  • 科學家發現即便沒有人類,也無法阻止全球變暖
    據 2020年11月12日發表在《自然》子刊《Scientific Reports》上的一篇論文顯示,科學家認為,即使在2020年所有人為的溫室氣體排放都歸零,那麼全球變暖也無法避免!全球變暖真的和人類活動無關嗎?地球到底是變冷還是變暖,有兩個關鍵,一個是太陽的因素,另一個是地球的因素!太陽從誕生到死亡儘管會有大變,但它並不會在短短幾百年內產生變化,所以地球上的氣候都是大都是地球本身導致的!
  • 全球變暖可能是個偽命題……
    而地球上80%以上的居民都居住在離海岸線100公裡之內,因此會給人類帶來災難性、毀滅性的後果,這基本已為地球人所公認。人類阻止全球變暖的熱情已上升到宗教高度,各國政府也團結起來,共同阻止該可怕結果的發生,聯合國哥本哈根氣候談判就是一個重大舉措。
  • 專家建議:給北極鋪鏡子,阻止地球變暖海平面上升
    不過現在,可能真的有個嗨生意要來了,鑑於北極正在融化,大量海冰消失,將導致地球海平面不斷上升,淹沒廣大沿海地區,一位科學家已經提出,要在北極鋪上大量微小的鏡子,把陽光反射回太空,阻止地球變暖海平面上升。
  • 「全球變暖」時代的焦慮
    阻止全球變暖於是,科學家們計劃在地球運行軌道上空架設「遮陽傘」;往大氣中撒硫磺顆粒;噴灑海水讓雲變白或製造白色沙漠,反射更多陽光……這些旨在給地球降溫的奇思妙想,便是「地球工程」。近年「地球工程」越來越受到人們的關注,然而日前在日本舉行的聯合國《生物多樣性公約》締約方會議上,一些環保人士呼籲凍結「地球工程」。原因是這些計劃存在較高風險,更可能會對環境和生物多樣性產生影響。
  • 飛機尾跡也在加劇全球變暖!
    飛機尾跡雲存在時間不會太長,通常很快消失,但在條件有利時,可以存在1小時以上,並能擴展成比較廣的雲層。那麼問題來了,為什麼這些美麗的尾跡雲也是「破壞」地球的一份子?原來科學家無意中測量這些凝結痕跡時,他們發現了壞結果,雖然它們在夏天看起來美麗而短暫,但當談到它們的暖化效應時,它們卻有著巨大的衝擊力。
  • 應對全球變暖 科學家要給地球撐起「太陽傘」
    據《環境研究快報》雜誌11月18日在線發表的一篇論文顯示,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,以解除地球因持續氣候變化而面臨的乾旱危機。持續的氣候變化緣何會造成毀滅性乾旱威脅?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?科技日報記者就此採訪了相關人士。
  • 全球氣候變暖?新發現:南極冰川融化或導致地球進入冰河時期
    自人類進入工業社會之後,我們便開始了大量使用化石燃料,排放無法計量的溫室氣體,本來按照正常的大氣組成,太陽光照射到地球的能量會被大地反射很大一部分,然而溫室氣體,比如二氧化碳增多,加劇了對反射能量的吸收,讓整個地球都像是籠罩在一層保溫棉被下。
  • 海洋酸化加劇全球變暖
    圖片來源:Wim van Egmond 根據一項新的研究,隨著對大氣中二氧化碳氣體的吸收,海洋酸性緩慢而無情的增加,除了能夠對氣候產生影響外,還會加劇全球變暖。酸化能夠導致某些海洋生物減少硫化物的釋放,而之前的研究表明,這些硫化物能夠促進雲團的形成,從而給全球降溫。 大氣中的硫大部分來自於海洋,它們可謂是減緩全球變暖的一個「狙擊手」。
  • 全球氣候變化形成的有關原因
    目前的氣候變化,全球科學家的共識是:有90%以上的可能是人類自己的責任,人類今日所作的決定和選擇,會影響氣候變化的走向。今日,地球比過去兩千年都要熱。如果情況持續惡化,在中國,煤炭在能源消費總量中佔主導地位。
  • 全球氣候變暖沒有消失,還需要警惕
    全球氣候變暖是一種和自然有關的現象,是由於溫室效應不斷積累,導致地氣系統吸收與發射的能量不平衡,能量不斷在地氣系統累積,從而導致溫度上升,造成全球氣候變暖。變暖後聯合國的措施為阻止全球變暖趨勢,1992年聯合國專門制訂了《聯合國氣候變化框架公約》,該公約於同年在巴西城市裡約熱內盧籤署生效。依據該公約,發達國家同意在2000年之前將他們釋放到大氣層的二氧化碳及其它「溫室氣體」的排放量降至1990年時的水平。
  • 科學家發現北極地區地面出現解凍,全球變暖加劇了嗎?
    科學家發現北極地區地面出現解凍,全球變暖加劇了嗎?科學家們表示,如果得到證實,這可能是環境以及氣候變化的又一個跡象,解凍的地面可能會讓人不安。謝爾蓋( Sergey)和尼基塔.齊莫夫( Nikita Zimov)是一對父子,兩人又都是科學家,他們在北極圈以北200英裡的俄羅斯遠東城鎮切爾斯基附近發現了鬆散的泥土和草皮,而此時地面本應被凍結,這讓他們感到驚訝。北極地區最頂層的土壤層在冬季結冰,在春季解凍。
  • 放屁能引起全球氣候變暖?
    進入到21世紀,我們聽到最多的一個名詞能就是全球氣候變暖,科學家幾乎年年都在呼籲保護地球,地球表面的溫度正在上升。新聞媒體不是報導這裡又融化了,那裡又海平面上升了,就是報導今年的極度天氣比去年的又嚴重了,某個地方又遭遇百年難遇的洪水,而這一切的緣由都歸咎於全球氣候正在變暖。
  • 科學家計劃用巨大鏡子反射陽光等方法抑制氣候變化
    利用巨大的反光衛星把陽光反射到太空裡的方法,是科學家正在考慮的用來抵抗氣候變化的眾多方法之一
  • 應對全球變暖,科學家要用碳酸鈣給地球撐起「太陽傘」?
    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《環境研究快報》雜誌11月18日在線發表的一篇論文顯示,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,以解除地球因持續氣候變化而面臨的乾旱危機。