地球工程新进展，科学家或找到减缓冰盖融化的“秘诀”

气候危机下的“折中之选”，向平流层注入气溶胶能拯救冰盖吗？

由芬兰罗瓦涅米拉普兰大学的 John C. Moore 教授和北海道大学低温科学研究所的 Ralf Greve 教授领导的国际研究小组，利用模拟方法研究了名为平流层气溶胶注入的地球工程技术对冰盖融化的潜在影响。

模型显示，平流层气溶胶注入有可能减少因气候变化造成的冰盖损失。平流层气溶胶注入，或称SAI，是通过飞机或高空气球将气溶胶人工引入平流层，通过全球变暗和增加反照率（即地球反射阳光的程度）产生冷却效应，二氧化硫的SAI将对格陵兰冰盖产生明显的保护作用。由于地球上的自然系统极其复杂，无法准确预测会产生哪些积极和消极的结果。

简而言之， 这项研究成果主要研究了平流层气溶胶注入对格陵兰岛冰盖融化的影响。研究团队通过气候模型模拟发现，这种人为干预的方式有可能减缓格陵兰岛冰盖的融化速度。平流层气溶胶注入是一种通过向平流层注入硫酸盐等气溶胶来反射部分太阳辐射，从而达到降低全球气温的目的的地球工程技术。该研究表明，这种方法不仅可以降低全球平均温度，而且对格陵兰岛地区的降温效果更为显著，从而减少冰盖的融化。

参考文献：John C. Moore, Ralf Greve, Chao Yue, Thomas Zwinger, Fabien Gillet‐Chaulet, Liyun Zhao. Reduced Ice Loss From Greenland Under Stratospheric Aerosol Injection. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 2023; 128 (11) DOI: 10.1029/2023JF007112

一、什么是气溶胶？什么是平流层气溶胶注入？有哪些潜在风险？

气溶胶是什么？简单来说就是悬浮在空气中的固态或液态微粒。这些微粒通常太小，以至于肉眼无法看见，但它们对我们的环境和气候有着重要的影响。

举例来说：自然形成的气溶胶有海盐颗粒、火山灰、花粉、土壤颗粒等。人为产生的气溶胶有工业生产排放的烟尘、汽车尾气、烹饪产生的油烟等。

气溶胶可以散射太阳光，导致到达地面的太阳辐射减少，从而对气候产生降温作用。 一些气溶胶可以作为云滴的凝结核，影响云的形成和性质，进而影响降水。

平流层气溶胶注入是什么？平流层气溶胶注入是一种地球工程技术。它的核心思想是通过人为向平流层注入大量的微小颗粒（通常是硫酸盐气溶胶），来增加地球大气层的反射率，从而反射更多的太阳光回到太空，达到降低全球气温的目的。形象地说，这就像是在地球周围撑起了一把巨大的“太阳伞”。

为什么要进行平流层气溶胶注入？随着全球变暖问题的日益严峻，科学家们一直在寻找各种方法来减缓气候变化的速度。平流层气溶胶注入被认为是一种潜在的快速降温手段。即使我们大力减少温室气体的排放，气候系统仍需要一定的时间来响应。平流层气溶胶注入可以作为一种短期内的应急措施。

但平流层气溶胶注入存在潜在的风险，平流层气溶胶注入可能会改变全球降水模式，导致一些地区降水增加，而另一些地区降水减少。注入的硫酸盐气溶胶可能会对臭氧层造成损害。平流层气溶胶注入可能会对生态系统产生未知的影响。

平流层气溶胶注入是一种具有争议性的地球工程技术。虽然它在理论上可以快速降低全球温度，但其潜在的风险和不确定性也引起了广泛关注。平流层气溶胶注入不能替代减少温室气体排放的基本措施。这种技术存在很多未知的风险，需要谨慎对待。

二、格陵兰岛冰盖融化对全球气候有什么影响？

格陵兰岛是世界上最大的岛屿，位于北美洲东北部，北冰洋和大西洋之间。它的名字在丹麦语中意为“绿色的土地”，虽然听起来有些矛盾，但据说这是早期的北欧探险家为了吸引更多人来此定居而起的。尽管名字中带有“绿色”，但格陵兰岛的绝大部分地区都被厚厚的冰盖所覆盖。这些冰盖的平均厚度超过了1500米，最厚处甚至可达3000米。格陵兰岛的大部分地区位于北极圈内，气候极其寒冷。冬季漫长而严寒，极夜现象显著。夏季短暂，气温较低，部分地区甚至终年积雪。

格陵兰岛的原住民是因纽特人，他们适应了极地严寒的环境，发展出了独特的文化。因纽特人以捕猎海豹、鲸鱼等海洋生物为生，并善于建造雪屋。

格陵兰岛冰盖融化对全球气候的影响是多方面的，格陵兰岛冰盖融化不仅会直接导致海平面上升，还会引发一系列连锁反应，对全球气候系统产生深远影响。

• 海平面上升： 格陵兰岛冰盖是全球最大的淡水冰体之一。随着冰盖融化，大量冰川融水流入海洋，直接导致全球海平面上升。这将淹没沿海低地，威胁沿海城市和岛国的生存，加剧海岸侵蚀，并对全球的经济和社会造成重大影响。
• 改变洋流模式： 格陵兰岛冰盖融水的大量注入北大西洋，可能改变大西洋经向翻转环流（AMOC）的强度和模式。AMOC是全球海洋热盐环流的重要组成部分，它对全球气候的调节起着至关重要的作用。一旦AMOC减弱或停止，北半球的气候将发生显著变化，可能导致欧洲地区的气温大幅下降。
• 加速全球变暖： 冰盖具有高反射率，能够将大部分太阳辐射反射回太空。随着冰盖面积的缩小，地球的反射率降低，吸收更多的太阳辐射，从而加速全球变暖。
• 影响海洋生态系统： 冰川融水中的淡水注入海洋，会改变海水的盐度和密度，从而影响海洋生态系统的稳定性。这可能导致海洋生物的分布和数量发生变化，进而影响整个海洋食物链。
• 极端天气事件增多： 格陵兰岛冰盖融化可能导致极端天气事件的频率和强度增加，如海平面上升导致的海岸洪水、风暴潮等。

三、这项研究的意义

John C. Moore等人的这项研究通过气候模型模拟，探索了平流层气溶胶注入这种地球工程技术对格陵兰岛冰盖融化的潜在影响。这项研究为我们提供了一个新的视角，即通过人为干预气候系统来减缓全球变暖。然而，平流层气溶胶注入是一项复杂而具有争议性的技术，其应用需要谨慎评估和国际社会的广泛合作。我们不能将平流层气溶胶注入视为解决气候问题的“银弹”，而应该将其视为一种潜在的补充手段，并继续努力减少温室气体排放。

这项研究存在一定的局限性。气候模型的模拟结果受模型本身的复杂性和参数化的影响，存在一定的不确定性。平流层气溶胶注入对气候系统的长期影响仍不明确，需要更深入的研究。地球工程技术涉及到对地球系统的主动干预，引发了广泛的关注讨论。

四、思考

当前气候模型对云-气溶胶相互作用、海洋-大气耦合等过程的模拟仍存在不确定性。如何提高模型的复杂度和准确性，以更准确地模拟SAI对气候系统的影响？不同气候模型中采用的参数化方案存在差异，这可能导致模拟结果的差异。如何选择更适合模拟SAI影响的参数化方案？格陵兰岛不同区域的气候条件和冰盖厚度存在差异，SAI对不同区域的影响是否一致？

SAI可能触发一系列的气候反馈过程，如改变云的性质、影响大气环流等，这些反馈过程可能放大或减弱SAI的降温效果。如何量化这些反馈过程对SAI长期效应的影响？ SAI可能对格陵兰岛的生态系统产生深远影响，例如改变植被分布、影响海洋生态系统等。如何评估SAI对生态系统的长期影响？SAI的实施可能对全球经济、社会和政治产生深远影响。如何评估这些影响，并制定相应的治理机制？

SAI可以与其他气候工程技术，如海洋酸化缓解、碳捕获与封存等，结合起来，以达到更佳的气候治理效果。如何设计最佳的多技术组合方案？不同气候工程技术之间可能存在协同效应或竞争效应，如何量化这些效应？

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