讲解员:六个想法与太阳能工程限制全球变暖

科学家同意尽快削减全球温室气体排放将是解决全球变暖问题的关键。但是,与全球温室气体排放量仍在上升现在,一些研究人员正在呼吁更多的研究可以采取措施与减排,包括争议——“太阳地球工程”技术的使用。

太阳地球工程是一个术语,用来描述一组假设的技术,在理论上,抵消温度上升远离地球表面反射更多的阳光。

从发送一个巨大的镜子空间喷洒气溶胶在同温层,提出技术的范围都具有独特的技术、伦理和政治挑战。

必威手机官网碳简短交谈是开创性的研究这些技术的科学家们找到更多关于他们的潜在用途,不足和整体可行性。

加热

所有类型的太阳能工程——也被称为太阳辐射管理(SRM)——美国通过的目标限制阳光对地球的影响,但他们的方法差别很大。

可能的方法包括减少温室云,发送一个巨大的遮阳伞送入轨道或释放气溶胶喷射到平流层。

值得注意的是,尽管这些技术理论上可以降低全球变暖,他们并不旨在减少大气中温室气体的数量,因此,将无法直接解决等问题海洋酸化。

然而,研究显示,使用太阳能工程可以间接降低大气中的二氧化碳量带来永久冻土融化,以减少能源行业排放,导致更改反馈。必威体育在线注册

工程的想法为了限制阳光的气候一直是科学家们争论的焦点,和政治家们多50年,但是——除了研究基础上计算机模拟很少的领域进行了研究。

然而,最近几个月,对SRM的兴趣似乎越来越多。去年10月,科学家在柏林会面,讨论地球工程的未来。去年11月,美国众议院举行委员会会议地球工程,SRM控制谈话。

但这利益被一些遇到阻力科学家们和活动人士,他说这种技术的潜在风险仍远未完全理解。

一些人担心地球工程的世界能有自己的一套环境和社会挑战,他们说可以媲美——甚至比气候变化。

下面,碳简要概必威手机官网述了可能的用途,缺点,六个最常见的成本和可行性提出了太阳能工程技术。

气溶胶注入

喷涂高上升进入平流层气溶胶是目前最热门的SRM的形式。的技术,被称为“平流层气溶胶注入”,可能冷却地球以类似的方式大型火山喷发。

当火山爆发时,它发送一个灰云高到大气中。的二氧化硫在羽流与水结合形成发布硫酸气溶胶,它能够反映入射的太阳光。

研究者提出,人为引入向大气中气溶胶-通过一架飞机或一个高空气球可以有一个类似的冷却效果。冷却的数量可能很大,说安东尼·琼斯博士,一个大气科学家埃克塞特大学。他告诉碳简要:必威手机官网

“我们知道在1991年皮纳图博火山喷发火山喷发后的全球变冷半度为两到三年之后,这似乎将气溶胶注入平流层是很有效的。”

研究表明释放气溶胶还可以帮助恢复全球工业化前的平均降雨模式。

然而,这取决于如何使用气溶胶,琼斯说。例如,他研究在北半球发现释放气溶胶可能导致降水减少,因此,一个增强干旱风险——在印度和非洲萨赫勒地区。还有其他潜在的区域影响,他解释说:

“我们发现太阳地球工程可以减少风暴的频率和强度在北大西洋盆地,或者如果你做激进的太阳能工程只是一个半球,那么你实际上会增加数量的风暴。

“[研究]看着极端气候的变化,如热浪、极端降水事件,寒冷的夜晚。他们发现,太阳能工程土地区域可以非常有效的减少这些极端。”

一些科学家担心,如果气溶胶被用来解决全球变暖,世界可以在“终止冲击”的风险。如果气溶胶被释放,然后突然停止,由于政治分歧或恐怖袭击,例如,全球气温可能会迅速反弹。

这张锐利的温度变化可能是“灾难性的”野生动物,研究建议。然而,其他研究认为终止冲击的可能性已经被“夸大”,可以实施的措施确保风险降至最小。

气溶胶注入可能对其他优势提出地球工程形式的太阳能,因为它不需要大量技术飞跃成为现实,琼斯说:

“我们有飞机,可以去海拔已经高到对流层和低平流层上层。”

然而,现有的飞机还没大到足以携带所需的设备执行气溶胶释放,说教授Alan Robock环境科学学院的教授biwei6868罗格斯大学。在今年的间隙欧洲地球科学联盟大会biwei6868罗博克,参加了一个小组讨论地球工程,他告诉碳简要:必威手机官网

“即使你可以,你喷什么?你喷二氧化硫气体吗?硫下来时,它会创建酸雨。”

二氧化硫是经常提出的最有可能的候选人对气溶胶释放。然而,其他人认为硫酸或硫化氢也可以使用。

尽管最近的研究,它仍然是“非常困难”来衡量使用气溶胶冷却地球的真正影响,说本Kravitz博士的大气科学家太平洋西北国家实验室。

这是因为这项技术“只存在于造型的世界”,他告诉碳短暂的间隙必威手机官网在柏林举行的新闻发布会上去年10月。在下面的视频中,他解释了为什么还有“我们不知道”:

在这个问题上,来自哈佛大学的一组研究人员计划今年晚些时候进行的第一个田间试验调查可能释放气溶胶的影响。

下面的时间表提供更多细节关于这个实验,称为SCoPEx,是可行的。它还包括两次试图把太阳地球工程的细节研究公开化。

海洋云光明

太阳地球工程的第二个最热门的选择是“海洋云光明”。从理论上讲,这可能涉及使用船只向云层上面喷洒盐水大海。

一旦空中,盐粒子将充当“云凝结核”,这意味着他们将促进水蒸气的冷凝成液体。随着越来越多的水滴被创造出来,云会显得更大更亮。

这些明亮的云反射更多的阳光,说教授道格拉斯MacMartin工程研究康奈尔大学,他做出了贡献美国众议院的听证会上地球工程。他告诉碳简要:必威手机官网

“这只会是让这些现有的云一点光明,可以帮助地球降温。”

云与气溶胶注入,海洋光明,从理论上讲,使用了非常具体的领域,他说:

“这是可能的,例如,在珊瑚礁酷。或者它可能只在一个特定地区降温墨西哥湾这将降低飓风强度。但我想很多,还只是一个想法。”

这些想法迄今为止鲜有研究,他说。一些研究基于模型表明,海洋云光明的可能”还原温度和冰层覆盖”,地址珊瑚白化,可以有一个“混合“对全球作物产量的影响。

然而,仍然有人关注如何使用海洋云增白剂可能影响气候系统的其他方面,MacMartin说:

”相比类似赛(平流层气溶胶喷射),你有一个非常空间小的效果在整个星球——你有一个大而且非常局部的影响,可能会导致更多的区域气候变化的响应。”

这种变化可能导致不利的天气在世界的某些地方,安东尼·琼斯博士说:

“你可能会得到平均1-2C全球变冷,但那是完全局限在某些地区和天气模式真的很心烦,海洋环流和当地生物。”

High-albedo作物和建筑

另一个提议的方法,开始把正面的想法增加建筑物的反照率,以反射更多的阳光。简单地说,这将使屋顶和墙壁亮——通过画白色的,例如。

虽然这种技术有争议的要少得多,但它也不太可能使全球气温一个很大的区别,说索尼娅Seneviratne教授地球物理学苏黎世联邦理工学院最近出版了一本文献综述在这个话题。然而,它可用于城市抵消热浪,她告诉碳简要:必威手机官网

“在城市,这可能有助于减少最高气温在热浪减少人口的健康问题。白色建筑在一些地区已经普遍,例如,在地中海。”

科学家们还指出,这种技术也可以应用于作物,可能通过引入的基因这将给植物蜡状光泽。到目前为止,这个想法一直理论研究。Seneviratne说:

“如果更能反映作物物种可以开发…这可能减少的地方和区域的温度,尤其是,在热浪。然而,这些潜在的利益应该仔细权衡潜在的负面影响,例如,对作物生产力,因此,粮食生产。”

可以应用该技术比其他技术提出规模较小,如平流层气溶胶注入。这意味着风险的问题,比如“跨境冲突”和激波边界,可以小得多,她说:

“土地辐射管理不是旨在减少全球温度和允许一些地区限制的影响。”

海洋的镜子

一个不知名的选择限制的影响,阳光会使用“海洋镜子”。理论上,这将涉及使用的海上船只搅动数以百万计的微小海洋表面的微气泡。

这个seafoam会反射阳光,冷却地球,解释道朱利安·埃文斯教授名誉教授材料科学biwei6868伦敦大学学院。他告诉碳简要:必威手机官网

“海洋泡沫的反射率可以超过十倍海洋本身和海洋占地球表面的71%所以提高海泡石是一个明智的和简单的方法来反映百分之几更多的阳光。

“很明显,气候干预的主要标准是它必须能够被关闭快如果事情开始出错。一个海洋泡沫泡沫破裂时关闭。”

而微气泡可能很大的可能的冷却效果,这项技术可能会有缺点。

在一个2010年的研究论文,埃文斯建议使用微气泡减少阳光到达海洋表面以下,这可能会对海洋生态系统造成负面影响。

用更少的光穿透海洋表面,海洋植物-否则称为初级生产者可能更少人能进行光合作用。这可能导致海洋植物数量的下降,这可能会进一步食物链产生影响。

然而,更多的最近的研究造型使用微型气泡解决全球变暖的影响发现,这项技术不会影响海洋初级生产力的初级生产者的活动。

除此之外,创造足够的微气泡在海洋的表面有一个整体的地球上冷却效果可能需要大量的能量,根据必威体育在线注册研究由埃文斯。研究报告指出,泡沫的主要能源成本将来自持续数天或数周后第一次创建。必威体育在线注册

云变薄

另一个较少探究选项减少阳光的影响在地球表面大气中的“删除”卷云。

薄卷云,薄薄的云层冰晶,在高海拔地区形成。云反映了一些阳光,但也吸收大量的长波辐射——这意味着,总的来说,地球变暖。

卷云的整体温室效应是如此巨大,以至于超过了human-released二氧化碳,说教授Ulrike罗曼大气科学家苏黎世联邦理工学院最近发表了一份综述云变薄biwei6868。她告诉碳简要:必威手机官网

“因此,如果我们可以删除所有的卷云,我们可以抵消气候变暖引起的多一倍的二氧化碳在大气中。”

理论上,无人驾驶飞机等飞行器可以用来传递,然后注入固体气溶胶粒子,如沙尘或花粉、成卷云。播云以这种方式会让他们更快地消散,减少总体变暖效应。

然而,overseeding可能导致更厚、更持久的卷云的形成,罗曼说,在她的研究论文:

“如果不仔细进行卷云变薄,影响可能是额外的变暖而非冷却。”

除此之外,大问题仍在卷云变薄如何影响气候系统的其他方面,如大气环流,本文总结道:

”这些问题解决后才可以进一步探索的成本和可行性卷云变薄。”

空间太阳挡

最后SRM技术讨论科学家包括发送一个巨大的镜子——或者舰队的镜子——进入轨道,以从地球上反射更多的阳光。

镜子的大小将决定多少阳光可以反映回空间,因此,其冷却效果,说教授Govindasamy巴拉,从Divecha气候变化中心印度科学研究所的biwei6868。他告诉碳简要:必威手机官网

“大约减少2%的阳光(使用遮阳伞)足以抵消气候变暖的两倍的二氧化碳从工业化前水平的280 ppm到560 ppm。目前的二氧化碳水平是400 ppm。

但引入空间镜像送入轨道,绕地球或太阳——将是一个巨大的技术挑战,巴拉说。一旦推出,它需要不断地改变处理大气中的二氧化碳的进一步上涨,他说:

”从积极的一面来看,遮阳篷是在空间和实现的,因此,对环境破坏性最小。然而,作为一个消极的,它需要实现和最先进的技术,因此,成本可能非常昂贵,当我们与其他太阳能工程技术。”

替代或补充吗?

太阳地球工程研究面临的一个问题是如何——如果有的话——它将被用于社会。目前不清晰的决策者是否任何技术、组合技术,一天应该用于解决全球变暖。

一个更大的问号悬在太阳能工程如何坐下与缓解气候变化的努力。

一些科学家和运动团体认为,太阳能地球工程可能会被政客视为快速”technofix“气候变化。如果有更多的研究和发展是用于这些技术,他们认为,政客们可能会放宽他们的承诺削减温室气体排放。

这个问题应该考虑“主要障碍”的实现太阳能工程、巴拉说:

“人们可能会认为是气候变化的解决方案,因此,放弃在二氧化碳减排的努力。这可能使大气中的二氧化碳来构建到危险水平,本世纪末。”

然而,其他科学家说,太阳能工程应该被视为一个“补充”而不是一个快速修复。在气候工程会议去年在柏林举行,基斯说:

“在我看来,太阳能工程——在最好的情况下——补充减排,不能代替他们。可能减排、碳移除地球工程和太阳能可以提供一个比减排单独或安全气候减排和碳移除的总和。可能,但未经证实。”

达到1.5摄氏度

本月早些时候,MacMartin,基斯和教授凯瑟琳•里奇气候科学家的加州大学圣地亚哥分校发表一个研究论文探索如何通过释放气溶胶喷射到平流层太阳能工程————可以作为“总体战略”的一部分,限制全球变暖1.5摄氏度,这是梦寐以求的目标巴黎协定。

研究人员使用一套气候模型来模拟温度变化和其他变量在接下来的三个世纪的未来场景。

的场景包括:“一切照旧”(BAU),假设没有缓解气候变化的努力(“RCP8.5”);“缓解”,假定一个中间水平的排放(“RCP4.5”),而不负排放;“二氧化碳清除”(CDR),假定温和派排放与长期的二氧化碳去除;和太阳辐射管理(SRM), CDR途径是一样的,但也包括足够的SRM限制温度1.5摄氏度到2100年高于工业化前的水平。

结果在下面的图表所示,颜色显示的结果(红色),缓解(橙色),CDR(绿色)和SRM(蓝色)。虚线标志着新世纪的开始。

结果表明,在2100年,缓解场景和CDR场景导致全球变暖的2.7摄氏度左右,而使用SRM场景将变暖在1.5摄氏度。

SRM场景假设世界将在2030年开始释放气溶胶和持续到2250年。预计气溶胶释放在2100年左右达到峰值,当接近5吨二氧化硫会释放到大气中。

然而,研究人员指出,使用太阳能工程举行全球变暖到1.5摄氏度不会有相同的使用减轻环境影响达到目标。这主要是因为使用SRM不会显著降低大气中二氧化碳的量。研究报告写道:

“既然地球工程以同样的方式不会影响气候(气候变化),较低的全球平均温度异常通过使用地球工程并不一定导致总体气候风险较低。选择一个适当的水平,平衡不同气候系统风险不会简单。”

也以类似的方式负排放技术、太阳能工程不会看到额外的对健康的好处减少化石燃料的排放,提高空气质量。

控制全球温度

地球工程研究的另一个未解决的方面是治理的问题。虽然的想法开始出现,但仍不清楚谁会负责执行和调节太阳能地球工程。

目前,太阳能地球工程研究主要局限于美国,英国和欧洲其他地方——尽管中国最近推出了世界上最大的地球工程研究项目。

但是本月早些时候,一群科学家和政策制定者从全球南发表了一封公开信自然呼吁发展中国家带头对SRM的研究。

发展中国家可能是最受未来气候变化的影响,研究表明。的refore, “it is right” for these nations to play “a central role in solar geoengineering research, discussion and evaluation”, the group argues.

少量的举措旨在扩大参与SRM的研究。太阳辐射管理治理倡议SRMGI)最近发布的资金的研究项目计划模型SRM在发展中国家的影响。

此外,卡内基气候地球工程治理项目(C2G2)建立了“鼓励更广泛的社会层面讨论风险,潜在的利益,道德和治理气候地球工程”提出的挑战。

说话必威手机官网去年,C2G2的执行董事帕兹托说太阳地球工程研究发展的全球治理体系和监管将“全球合作需要更多的比以前也尝试过”。

挑战可以是如此巨大,以至于可以完全阻止太阳地球工程的发展,安东尼·琼斯博士说:

“我真的很难想象这样一个场景:所有国家达成一定的全球变暖,他们想要抵消。你做多少太阳能地球工程,在哪里?我真的难以想象这个场景。”

达成全球地球工程战略需要合作甚至比努力削减全球温室气体排放,Alan Robock教授说:

“你问如果世界可以团结起来,地球工程没有达成减排达成一致。我想答案是同意减排。巴黎是第一步,承诺没有足够但必须增加。”

一种,研究人员可以开始解决的全球治理问题是划分成更小的部分,说约书亚·霍顿博士研究地球工程主管基思,在哈佛大学的研究小组。他告诉碳简要:必威手机官网

“会有一些治理挑战——道德危害,相关决策、民主、补偿、终止风险——整个一系列不容易解决的事情。它有助于首先承认有一个复杂的问题,需要解决”。

包括更多的政治科学家和治理专家在讨论地球工程解决问题至关重要,他补充说:

“如果有解决方案,他们的人会找出我们可以继续,如果我们不能,他们会做出决定的。”