太阳地球工程：地球的镇痛剂？

2.25知识分子TheIntellectual

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太阳地球工程也许可以为能源系统转型等根本性措施争取时间，但也同时存在诸多风险和不确定性|图源[2]
导读
2022年1月，汤加洪阿哈阿帕伊岛的海底火山发生剧烈喷发，牵动公众心绪，这类大规模的火山喷发会给地球气候造成显著影响。与此同时，这些气候影响也给大气科学家们提供了灵感，促使他们提出了一种极为大胆的应对气候危机的辅助手段：太阳地球工程。这种辅助手段也许可以为能源系统转型等根本性措施争取时间，但也同时存在诸多风险和不确定性。本文将以平流层气溶胶播撒为主线，展开探讨太阳地球工程的用途，争议，风险，不确定性，以及全球科研现状。
撰文|李垚纬代祯
责编|冯灏
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想象几十年后的某一天，人类已不堪气候变化的种种悲剧性影响：南北极的冰川大规模融化，海平面上升，一众岛国和沿海城市岌岌可危，干旱、暴雨、台风等极端天气在不同地区频繁发生，熊熊燃烧的山火越发肆虐……地球系统濒临崩溃。
为了避免这样可能的悲剧场景，科学家们正在探索给地球使用一种暂时性的“镇痛剂” ，以给根本性的“治疗手段”——温室气体减排——争取更多时间。
这种“镇痛剂”可以减少到达地球表面的太阳光：它由人为在平流层区域（距离地面约20公里的高空）播撒的数百万吨微小颗粒组成；这些笼罩着地球的颗粒物会将一部分太阳光反射回太空，从而降低地球的温度。
【太阳地球工程：地球的镇痛剂？】在距离地面20公里的高空，模拟火山爆发后的场景？虽然这听起来仿佛科幻小说，却是现实中中国、美国、英国、德国、日本等多国科学家都在探索的工程方案。这些被统称为“太阳地球工程（solargeoengineering）”的提议与镇痛类药物相似，或可助力人类渡过向温室气体净零排放（碳中和）的痛苦转型，却也存在副作用和被滥用的极大风险。
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因争议而搁置的平流层扰动实验
为了研究这种“地球镇痛剂”的效果及其副作用，自2017年开始，哈佛大学的研究人员启动了一个科研项目：平流层受控扰动实验（SCoPEx）[1] 。 SCoPEx希望实地测量与太阳地球工程相关的平流层颗粒物，为计算机模拟研究提供关键的实验参数。
计算机模拟研究是评估太阳地球工程风险和收益的主要手段；但由于目前对相关平流层颗粒物在微物理和大气化学性质方面的认识非常有限，这些计算机模拟结果存在非常大的不确定性。 ScoPEx项目希望通过实地测量改变这一现状——精确探索人为播撒的极少量颗粒物如何与平流层背景空气、太阳辐射以及地表红外辐射相互作用。
也就是说， SCoPEx并不是对太阳地球工程本身的测试，而是针对太阳地球工程（更确切地说，其中的平流层气溶胶播撒）内在机理的可行性和潜在危害探讨。

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图1平流层受控扰动实验SCoPEx概念图|图源[2]
SCoPEx实验的核心是一个高空气球，气球吊载着装配有螺旋桨和一系列科学仪器的吊舱。螺旋桨有两个功能：一，螺旋桨运动时产生的尾流会在平流层实验区域形成一个混合良好的区域（长约1公里，直径约100米），其他仪器可以在这个区域内播撒相关的颗粒物；二，螺旋桨可以将吊舱运送到区域内的不同位置，以测量播撒的颗粒物的特性。