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每天早上,基茨研究小组都会聚集在一起开会。八名工程师和化学家更新了他们前一天的工作:订购零件、传输软件、清理管理混乱。整个过程通常持续不到15分钟。

安排假期和采购物资并不是“高风险”,但该组织的项目有朝一日可能对全球气候变化产生重大影响。然而,这是有争议的。一些人甚至担心这会让事情变得更糟。目前,该小组正在等待批准在平流层进行新的实验。

他们的想法吗?用微小颗粒的雾来保护地球。这听起来像是科幻电影里的情节,但自从20世纪50年代首次提出这一想法以来,全世界的科学家们都开始支持这一观点,即保护我们不受外星人(好莱坞可能会这么说)的伤害,而是免受太阳的伤害。这一概念被称为太阳地球工程学,它的目的是将飞机送入距地球6至31英里的平流层,喷射出能将阳光反射回太空并使地球降温的粒子。

与同事合作的基思集团——十多个环境科学家、工程师、经济学家和政治科学家David Keith的领导下,戈登•麦凯哈佛大学应用物理学教授约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(海洋)和哈佛大学肯尼迪政府学院的公共政策教授Keutsch团队希望通过一个名为“平流层控制扰动实验”(SCoPEx)的项目来揭示这种方案的一些可能性。

一个大胆的新计划的必要性似乎很明显。

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降低地球工程的风险

气溶胶可以在不破坏臭氧层的情况下使地球降温

2018年,全球二氧化碳排放量创历史新高。今年10月,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)宣布,为了将全球变暖控制在可接受的水平,这些排放必须大幅下降。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的数据显示,2017年全球变暖比工业化前水平高出1摄氏度。为了防止气温上升超过半摄氏度,该小组建议到2030年将排放量减少45%,到2050年达到“零排放”。然而,该小组的网站承认,即使这些剧烈的变化也意味着“任何剩余的排放都需要通过消除空气中的二氧化碳来平衡。”

换句话说,Frank Keutsch教授说,“如果我们只做减排来达到专家组的目标,我们就需要在2021年或’ 22年之前使其为零,而这显然永远不会发生。”这纯粹是个乌托邦式的想法。正因为如此,他们在模型中加入了一种我们还没有的负排放技术。它不存在。他补充说,如果ipcc设想的这种设备真的存在,它需要的土地面积相当于印度的大小。

但随着减排的最后期限临近,科学家们对工程解决方案变得更加开放。Keutsch说:“我们知道有一件事可以让地球迅速降温,那就是把粒子放入平流层。”自然事件告诉我们:1991年,菲律宾皮纳图博火山爆发,向平流层释放了2000万吨二氧化硫。之后,整个地球冷却了半摄氏度,持续了一年多。

模仿这种影响可能会产生许多副作用,包括天气模式的变化。Keutsch不认为这些微粒会造成雾霾,但他说它们会给我们的日出带来更鲜艳的红色。问题是,在没有更多数据的情况下,很难判断可能发生什么。

“如果20年后气候影响突然恶化,公众开始要求迅速采取行动,”他说,“我担心的是,我们可能会突然做出决定,而我们没有足够的信息来做出决定。”我认为我的角色是提供各种情况下风险的信息。”

为了获得更多的信息,研究小组想要发射一个遥控气球和贡多拉到西南上方的平流层,那里开阔的空间和气象条件应该有利于发射。据Keutsch说,贡多拉上的设备将在几英里内喷射气溶胶,形成直径约600英尺的缓慢膨胀的羽状物。然后,气球将蜿蜒穿过喷雾,测量空气和气溶胶在一段时间内的反应。试飞日期将由一个独立的咨询委员会决定,该委员会不仅将考虑科学问题,还将考虑相关的治理和社会科学问题。

Keutsch说,这个实验“很小”,“不会引起气候反应”。“只有几百克的物质会被喷到平流层,这比一般飞机的排放量要少得多。尽管如此,他的团队已经因为他们的研究的潜在后果而面临反弹。

Keutsch说,除了担心意外的环境后果之外,一些组织还认为,谈论太阳能工程会降低人们解决问题的积极性,“这是有一定道理的。”

还有一些人认为这个实验只是“疯子”,这可能是因为它的科幻感,Keutsch说。直到他们听到细节。“很多时候,他们会改变他们的观点,说,‘嗯,我想这比我想象的更合理。这其实很常见。”

这种转变可能在一定程度上要归功于Keutsch实验室的化学家们的努力,他们正在研究到底应该向天空喷射什么,即使工程师们正在研究贡多拉的细节。平流层中唯一自然存在的颗粒含有水和硫酸,硫酸是由火山二氧化硫产生的。但是硫酸是一个问题,因为它有令人担忧的副作用:它使地球变冷,但它也破坏了具有保护作用的臭氧层,使平流层变暖。

化学家们认为解决方案可能是碳酸钙——由粉笔、石灰石、大理石和贝壳组成。它可能对臭氧的危害更小,也不是一个大的健康问题。研究小组正在研究这种物质是如何影响氯和氮氧化物的。氯和氮氧化物也存在于平流层——主要是由于人为排放——并加速臭氧的破坏。研究人员认为碳酸钙可能有助于降低这些气体的含量。

不过,基茨想要澄清的一点是:即使他们能够解决这些不确定性,而且地球工程项目取得了成功,这并不意味着气候变化问题将得到解决。

基茨说,原因很明显。

“这并没有解决问题的原因,”他说。“所以当我们这样做的时候,我们继续排放二氧化碳,我们将不得不在大气中放入越来越多的粒子,在某个时候,这就变成了一个疯狂的场景,对吧?”

最后,唯一可持续的解决方案是人们改变他们的态度和行为。他说:“无论如何,我们必须做的是减少赦免。”“我认为这是毫无疑问的。这是基础,是起点:我们必须减少排放。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/09/harvard-groups-research-planet-cooling-aerosols/

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