地球工程南极洲：气溶胶注入能拯救冰吗？

印第安纳大学的一项研究表明，在大气中散射反射阳光的粒子可以减缓南极冰的融化。这种方法被称为平流层气溶胶注入，旨在减轻气候变化导致海平面上升的风险。信用：SciTechDaily.com

气候工程可以减缓南极冰的流失

根据印第安纳大学研究人员领导的一项研究，大气中散射的太阳光反射颗粒可以减缓南极洲西部的快速融化，并降低灾难性海平面上升的风险。

这项研究是最早研究气候工程如何影响南极洲的研究之一，当时科学家们对本世纪南极洲西部冰层加速流失的可能性越来越大发出了警告。该工作发表在《地球物理研究杂志：大气》上。

“即使世界实现了将全球变暖限制在比工业化前水平高1.5摄氏度的雄心勃勃的目标 – 我们没有走上正轨 – 我们将看到海平面显着上升，”IU艺术与科学学院地球与大气科学系助理研究科学家保罗戈达德说。“探索在阳光被地球气候系统吸收之前将阳光反射到太空的方法可以帮助我们争取更多时间来应对气候变化，避免或延迟气候临界点，例如西南极冰盖的崩溃。

研究人员将1990-2009年间南极洲的多平流层气溶胶注入（SAI）情景和没有SAI的中度排放情景的净冰积累与历史水平进行了比较。蓝色表示冰堆积的净增加，而红色表示净损失。小点表示预计没有显著变化的区域。SAI情景和中等排放情景的比较时间段为2050-2069年。
方案缩写：HIST（1990-2009 年的历史日期）;SSP2-4.5（无SAI的中等排放情景）;30N-ANN（SAI年30°N）;EQ-ANN（每年在赤道的 SAI）;30S-ANN（SAI年30°S）;全球 +1.0（每年 30°N、30°N、15°N、15°S、30°S 的 SAI），极地 +1.0（北纬 60°，北方春季和南半球春季的 SAI 为 60°S）。图片来源：印第安纳大学

除戈达德外，该论文的合著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（Ben Kravitz）;康奈尔大学的道格拉斯·麦克马丁（Douglas MacMartin）和丹尼尔·维希（Daniele Visioni）;美国国家海洋和大气管理局的Ewa Bednarz;以及美国国家大气研究中心（National Center for Atmospheric Research）的沃克·李（Walker Lee）。

平流层气溶胶注入
该研究探索了一种称为平流层气溶胶注入的气候工程形式，其中大量微小的硫滴被飞机机队释放到平流层中，作为控制全球温度的拟议方法。

这种方法模拟了当一座大型火山向高层大气中喷出大量颗粒并产生持续数月至数年的冷却效应时所发生的情况。白宫最近的一份报告对此进行了讨论，该报告概述了平流层气溶胶注入和海洋云增亮的潜在研究计划，这是另一种拟议的地球降温策略。

有记录以来最热的10年发生在过去14年中。这包括 2023 年，它有望取代 2016 年成为有记录以来最热的一年。全球气温飙升的同时，全球史无前例的热浪、野火、山洪暴发和其他与气候有关的影响也随之而来。

计算机模拟
在他们的研究中，印第安纳大学的研究人员和合作者使用高性能计算机和全球气候模型来模拟不同的平流层气溶胶注入情景，确定了最有可能减缓南极冰损失的冷却策略。该研究的一部分数据分析是在印第安纳大学信息技术服务公司的大内存计算机集群Carbonate上进行的。

“你在哪里释放气溶胶很重要，可以对气候产生不同的影响，”戈达德说。“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，在南半球的比例更大，是保护南极洲陆地冰的最佳策略，因为它有助于保持温暖的海水远离冰架。

不同的场景和发现
研究人员模拟了11种不同的平流层气溶胶注入场景。三个案例跨越多个纬度 – 被认为是如何实施平流层气溶胶注入的最可能的方法 – 温度目标比工业化前水平高出1.5、1和0.5摄氏度。这些模拟从2035年开始，一直持续到2070年，包括一个中等排放情景，没有平流层气溶胶注入，这是一个关键的比较点。

戈达德说，尽管在多个纬度地区注入平流层气溶胶的模拟情景在南极冰损失方面显示出好处，但需要进一步研究来量化融化速率的变化。

值得注意的是，由于盛行风向南移动，将温暖的海水吸引到冰架上，几种单纬度注入情景实际上加速了南极冰的损失。

“如果我们要设计气候，我们如何做到这一点真的很重要，”戈达德说。

例如，与平流层气溶胶注入相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治疗中断，全球气温将迅速反弹到平流层气溶胶注入前的水平。

拓宽对地球工程的理解
克拉维茨说，这项研究增加了关于故意冷却地球的好处和坏处的知识体系，随着气候变化的影响变得更加突出，这一概念正在得到更广泛的讨论。

“如果社会决定有一天要做地球工程，我们需要更好地了解我们知道什么和不知道什么，”他说。“我们开始填补一些关于管理太阳辐射的风险和区域影响的知识空白，但在任何人说实际推进它是否是一个好主意之前，还有很多研究需要做。对于南极洲和地球其他地区来说都是如此。