为了使全球变暖的趋势减缓,科学家们想尽了各种办法。能否通过减少进入地球的太阳光来消除温室效应的影响,成了一些研究人员关注的焦点。据《环境研究快报》杂志11月18日在线发表的一篇论文显示,开普敦大学的科学家们正在开展一项新的研究,他们试图通过向地球大气中喷射反射粒子,阻止一定比例的阳光到达地表,以解除地球因持续气候变化而面临的干旱危机。
持续的气候变化缘何会造成毁灭性干旱威胁?选择反射粒子有何标准?如何喷射到合适的位置?通过喷射反射粒子为地球打上“太阳伞”的方式能起到多大作用呢?科技日报记者就此采访了相关人士。
受火山爆发后冷却效应启发
2015年开始,被蓝色海洋环绕的南非第二大城市开普敦连续几个冬季遭受了百年不遇的干旱。按照预估,开普敦需要在2018年4月12日关闭供水系统、限制居民用水,这一时间节点当时被叫作“零日”,人们也把这次事件称作“零日”危机。虽然通过削减市政用水,同时紧急调配农业用水,开普敦这次“零日”危机得以避免。但相关专家认为,当地的干旱现象与地球气候变化息息相关,要彻底消灭“零日”危机,还需要从整个地球的气候系统入手。
“干旱、洪涝灾害,是地球系统气候变化的表现形式之一,在地球气候变化历史上都是存在的。”浙江大学环境与资源学院副教授高超超在接受记者采访时表示,过去100多年,人类活动加剧了温室效应,全球变暖现象愈演愈烈,地球表面的蒸发量增加,整个地球系统原有的水循环被改变,目前大气系统里的水热资源更丰富,但这些水可能会集中在某段时间降落在某个区域。相应的,其他地区或该地区的其他时段降水会大幅减少,干旱发生的频率和强度也就随之上升。
为了抗击气候变化影响,科学家们开展了相应的地球工程研究。太阳辐射管理就是地球工程之一。据了解,太阳辐射管理的想法是受到了火山爆发后冷却效应的启发。
1991年菲律宾皮纳图博火山爆发,向大气中释放了大量二氧化硫和硫化氢气体,形成硫酸盐气溶胶。这些气溶胶在一定程度上反射了太阳的短波辐射,减少了大气中的热量,给地表带来了降温效应,数据显示,1992至1993年间地球温度下降了约0.4℃。由此,有科学家开始建议用配有特殊装置的飞机在平流层喷洒气溶胶,来复制这种火山效应。
高超超告诉记者,2006年前后,两位美国科学家开展过一项地球工程项目研究,提出在距离地面大约20公里的平流层处高度部署材料,有望将人类活动增加的辐射热量减少一半。此次开普敦大学科学家发布的研究成果,是在考察过这个工程后,认为可以利用该工程项目模型,将一种特定类型的粒子释放到大气中阻挡阳光,一旦成功的话,有望将“零日”危机发生的几率降低90%。
为什么反射粒子一定要喷射到平流层中呢?高超超告诉记者,哈佛大学的科研团队曾对此做了专门研究。他们发现,如果粒子喷射到距离地面更近的对流层,它可能很快会随天气过程比如降水降落到地面,起不到长期反射太阳辐射的作用。而平流层相对干燥,空气不易产生对流,且大气运动多是水平方向,有利于反射粒子稳定发挥作用。大气中平流层再往上的部分是中间层,这里的空气对流运动强盛,如果将反射粒子发射到这个区域,粒子很有可能随着气体流动进行无规律扩散,并且发射到这里的成本也会相对较高。
对反射粒子的选择有讲究
事实上,“调暗”阳光的设想并非空中楼阁,此前已经有科学家开展过相关试验。如2009年,俄罗斯科学家曾以直升机抛洒等方式抛洒硫酸盐颗粒;2011年,美国加州大学的研究人员也曾在圣地亚哥沿海进行过类似实验。
据了解,喷射粒子也有一定的选取标准,如粒子的反射性能要达到一定规格,由它们拼成的小颗粒在悬浮于大气平流层时,形成的粒径大小要正好能够“对抗”太阳的短波辐射,这样才能达到最佳的反射效果。
更重要的一点是,从环境角度来看,反射粒子一定不能对大气化学系统产生不良影响。最初,有科学家设想在平流层中喷射硫酸盐颗粒,很快遭到其他科学家的反对,因为这将导致平流层中臭氧层的严重破坏。目前全球臭氧损耗正处于恢复时期,臭氧损耗物质在逐渐减少,如果喷射大量硫酸盐颗粒进入平流层,很有可能中断臭氧的恢复。
此外,空气是垂直上升运动的,随着空气的上升,地面的水汽被夹带着一起上升,在这个过程中,水汽是否成云,与供水汽凝结的凝结核多少有很大关系。即便水汽含量特别大,若没有或仅有少量的凝结核,水汽也不会充分凝结增长。因此,科学家心目中理想的反射粒子还有一个共同点就是,它们能起到凝结核的作用,使得大量的喷射粒子到达平流层后,不仅其自身能够阻挡阳光,还能凝结成云,对太阳光起到很好的阻挡效果。
至于如何选取反射粒子的喷射位置,在高超超看来,随着地球自转,一般两周内大气环流就会绕赤道一周,所以喷射地点不用考虑360°环绕。
只是应对气候变化的后备方案
粒子喷洒上去后,真正的效果如何,是大家非常关注的问题。
上一篇:海淀城市大脑“时空一张图”上线
下一篇:中国电信5G商用有新突破
内蒙古:黄河水电站促生产保发电...
德国累计确诊病例达108202例...
11颗贫金属星现身半人马座 它们暗藏恒星“辈分”的秘密...
安全性是先进性的前提 新能源汽车电池升级“在路上”...
创新主体快速聚焦 创新人才加快流入...
用好海量知识产权 激活转移转化市场是关键...
中科院量子信息与量子科技创新研究院施工项目...
中国遥感卫星地面站 成功接收高分多模卫星数据...
“中国天眼”通过国家验收...
窄带物联网产业走到了“风口”...
嫦娥七号拟开展月球南极着陆与巡视探测...
中关村科学城掀全球创新盛宴...
AppsFlyer最新版《广告平台综合表现报告》洞察:...
野生大熊猫现身四川绵竹...
以开发出快速廉价准确的病毒检测法...
“中国智造”中东首个清洁燃煤电站并网发电...
海淀城市大脑“时空一张图”上线...
俄极大提高量子点自发发射率...
奥地利:上半年新注册纯电动汽车占比4.3%...
《2020欧洲粒子物理学战略》发布意义深远...
用好海量知识产权 激活转移转化市场是关键...
北京协和医院开启“线上诊疗”...
当心!物联网设备 正在“出卖”你的隐私...
云南天文台清晰观测到 太阳上一个小暗条被切断...
金属卤化物钙钛矿大幅提升锂电池循环稳定性...
巴西多家科创机构正积极应对疫情...
中国电信5G商用有新突破...
自主品牌汽车为何纷纷发力高端化...
塑料微粒影响几何?人类认知仍不足...
数字货币“剧透”来了...
小于零点一毫米的机器人诞生...
机器学习诞生新型“研究员”...
数字化时代由软件定义 互连技术成为重要抓手...
英国称可能在9月量产新冠病毒疫苗...
尚明华: 无人化技术 进入推广加速期...
我国科研团队揭示四种老年衰弱亚型...