南极洲地球工程：注入气溶胶能否拯救冰川？

国际大学艺术与科学学院地球与大气科学系助理研究科学家、该研究的第一作者保罗-戈达德（Paul Goddard）说："即使世界实现了将全球变暖控制在比工业化前水平高 1.5 摄氏度的宏伟目标--我们也还没有走上正轨，接下来依然会看到海平面显著上升。探索如何在太阳光被地球气候系统吸收之前将其反射到太空中，可以帮助我们争取更多的时间来应对气候变化，避免或推迟气候临界点的出现，比如南极西部冰盖的崩塌。"

研究人员比较了 1990-2009 年间多个平流层气溶胶注入（SAI）情景和无 SAI 的中度排放情景下南极洲的净积冰量与历史水平。蓝色表示冰积累净增加，红色表示净减少。小点表示预计不会发生重大变化的区域。SAI 情景和中度排放情景的比较时段为 2050-2069 年。

情景缩写： HIST（1990-2009 年的历史日期）；SSP2-4.5（无 SAI 的中度排放情景）；30N-ANN（每年北纬 30°的 SAI）；EQ-ANN（每年赤道的 SAI）；30S-ANN（每年南纬 30°的 SAI）；全球 +1.0 （每年北纬 30°、北纬 15°、南纬 15°、南纬 30°的 SAI），极地 +1.0 （北纬 60°、南纬 60°在北方春季和南方春季的 SAI）。资料来源：印第安纳大学

除戈达德外，论文的共同作者还包括印第安纳大学地球和大气科学助理教授本-克拉维茨、康奈尔大学的道格拉斯-麦克马丁和达尼埃莱-维信尼、美国国家海洋和大气管理局的埃娃-贝德纳兹以及美国国家大气研究中心的沃克-李。

平流层气溶胶注入

这项研究探讨了一种称为平流层气溶胶注入的气候工程，即通过机群向平流层释放大量微小硫滴，作为控制全球气温的一种拟议方法。

这种方法模仿了大型火山向高层大气喷射大量微粒时的情形，并产生了可持续数月至数年的降温效应。最近，白宫在一份报告中讨论了这一方法，该报告概述了平流层气溶胶注入和海洋云层增亮的潜在研究计划，这是另一项拟议的地球降温策略。

有记录以来最热的年份中有 10 个发生在过去 14 年中。其中包括 2023 年，该年有望取代 2016 年成为有记录以来最热的年份。在全球气温飙升的同时，世界各地也出现了前所未有的热浪、野火、山洪暴发和其他与气候相关的影响。

保罗-戈达德。资料来源：印第安纳大学

计算机模拟

在研究中，印第安纳大学的研究人员和合作者利用高性能计算机和全球气候模型模拟了不同的平流层气溶胶注入方案，确定了最有可能减缓南极冰层流失的冷却策略。为这项研究进行的部分数据分析是在国际大学信息技术服务部的大型内存计算机集群"碳酸盐"上进行的。

戈达德说："在哪里释放气溶胶非常重要，这会对气候产生不同的影响。在这种情况下，我们发现，在热带和亚热带的多个纬度释放平流层气溶胶，在南半球释放更大比例的气溶胶，是保护南极洲陆地冰层的最佳策略，因为这有助于让温暖的海水远离冰架。"

本-克拉维茨。资料来源：印第安纳大学

不同的情景和发现

研究人员模拟了 11 种不同的平流层气溶胶注入情景。三种情况跨越多个纬度--被认为是最有可能实施平流层气溶胶注入的方法--温度目标分别为比工业化前水平高 1.5、1 和 0.5 摄氏度。模拟从 2035 年开始，一直持续到 2070 年，其中包括不注入平流层气溶胶的中度排放情景，作为关键的比较点。

戈达德说，虽然在多个纬度注入平流层气溶胶的模拟情景显示出南极冰损失方面的好处，但要量化融化率的变化还需要进一步研究。

值得注意的是，由于盛行风向南移动将温暖的海水引向冰架，几种单一纬度的注入方案实际上加速了南极冰的流失。

戈达德说："如果我们要设计气候，如何设计真的很重要。例如，与平流层气溶胶注入有关的一些风险包括区域降水模式的变化和"终止冲击"的可能性，即如果长达数十年的处理中断，全球气温会迅速回升到平流层气溶胶注入前的水平。"

扩大对地球工程的认识

克拉维茨说，随着气候变化的影响日益突出，人们正在更广泛地讨论这一概念："如果有一天社会决定要实施地球工程，我们需要更好地了解我们知道什么，不知道什么。我们已经开始填补一些关于太阳辐射管理的风险和区域影响的知识空白，但还有更多的研究工作要做，然后才有人能说这是否是一个真正向前推进的好主意。对南极洲如此，对地球其他地区也是如此。"

参考文献 P. B. Goddard、B. Kravitz、D. G. MacMartin、D. Visioni、E. M. Bednarz 和 W. R. Lee 于 2023 年 11 月 15 日在地球物理研究杂志上发表的 "平流层气溶胶注入可降低南极冰川流失的风险，具体取决于注入位置和数量"

doi: 10.1029/2023jd039434

编译来源：ScitechDaily