【為地球遮陽】

方格發表於 2012-5-15 21:16:51

【為地球遮陽】
 
【撰文／昆齊格（Robert Kunzig）；翻譯／周坤毅】  

  
(照片提供/科學人)  
重點提要 
 
■目前許多科學家支持「地球工程」的研究，目標是減緩甚至扭轉全球暖化的趨勢。 
 
■在諸多地球工程的方案中，遮蔽陽光能立即見效，但這些方案都有著無法預期的副作用。 
 
■將二氧化硫注入平流層（如同火山噴發產生的效果），是目前最確定可行的陽光遮蔽法。
 
其他方案包括讓海鹽微粒懸浮在大氣中，使海上的雲層更明亮，或是在太空中建造遮陽傘。 
 加拿大亞伯達省卡加立大學的物理與能源專家凱斯（David W. Keith）每次在上課中提到「地球工程」（geoengineering）時，總會說這個概念由來已久。
 
自從全球暖化成為令人憂心的議題後，人們便開始討論有計畫的改變氣候來對抗全球暖化的可能性。 
 早在1965年，美國前副總統高爾還是大學新鮮人時，一個由傑出環境科學家組成的委員會，便警告當時的總統詹森：燃燒化石燃料產生的二氧化碳（CO2）可能會造成「氣候的顯著改變」並「導致危險的後果」。 
 然而，這群科學家並未提到降低CO2排放的可能性，相反的，他們考慮將「能夠反射陽光的微粒」散佈到面積約1300萬平方公里的海面上，以便將1%的陽光反射回太空。
 
凱斯說：「這個瘋狂的點子根本不可行」。 
 數十年後，地球工程的點子雖然沒有消失，卻被放逐到科學的邊疆。
 
科學家與環保學者認為，這些想法不僅愚蠢而且違反道德，會使人們逃避解決全球暖化的根本成因。
 
然而近來三項事態的發展，又將地球工程帶回主流科學家的討論中。 
 首先，即使各國大力呼籲並簽訂各項國際協定，CO2排放量的上升趨勢，依然比跨政府氣候變遷研究小組在2007年預測的最糟情況還要快。
 
美國史丹佛大學卡內基科學院的氣候模型學家卡德拉（Ken Caldeira）說：「人類對燃煤的依賴有增無減，導致CO2排放量持續上升。」 
 其次，極地的冰層正以前所未見的速度融化中，意味著氣候變遷比起任何人想像的更瀕臨崩潰的危險邊緣。 
 最後，著名的荷蘭大氣化學家克魯琛（Paul J. Crutzen）在2006年《氣候變遷》期刊中發表了一篇論文，憂心忡忡地疾呼各界應該認真探討地球工程的可能性。
 
凱斯說：「這篇論文透露出重大訊息。」
 
克魯琛對於大氣臭氧層遭受破壞的研究，讓他獲得1995年的諾貝爾化學獎。如果連他都開始認真考慮地球工程，看來每個人都該這麼做。 
 到了2007年11月，凱斯與美國哈佛大學的地球物理學家施拉格（Daniel P. Schrag），很快就邀請到許多頂尖的氣候學家與熱心的地球工程學家，參加一場在美國麻州劍橋舉辦的研討會。
 
會後所有人都同意必須進行更多的研究，有些人覺得地球工程的想法令人振奮，有些人認為兩害相權取其輕，有些人則希望一勞永逸地解決全球暖化問題，然而科學家的共識是：「地球工程回來了。」 
 地球工程的方案分為兩類，不妨想像成兩個可以控制地球氣溫的旋鈕。
 
其中一個旋鈕控制讓多少陽光（或者更精確的說是多少太陽能）抵達地球表面，另一個旋鈕則控制讓多少熱量逸散回太空，而後者取決於大氣中有多少CO2。 將CO2從大氣中移除的方案，例如在海水中施放含鐵的肥料，能從根本解決問題，但必須花上數十年才會見到成效。
 
相反的，遮蔽陽光的方案，理論上能夠立即停止全球暖化，不過效果只有在遮蔽作用持續時才看得到。
 
因此科學家將遮蔽陽光的想法視為解決氣候問題的緊急對策。
 
施拉格問道：「如果明天格陵蘭的冰層開始崩塌，而你是美國總統，你該怎麼辦？你沒有選擇的餘地。」 
 然而截至目前為止，針對任何做法或可能因而引起無法預測的巨大副作用，相關研究依然太少，卡德拉說：「大部份的研究都停留在業餘階段，以空談的成份居多。」
 
某些方案根本不可行，例如在廣大的海面上施放能反射陽光的微粒，勢必污染海水，而且這些微粒極可能很快被沖刷上岸，但有些方案或許值得考慮。 
 要駁回地球工程背後的基本主張也越加困難。幾乎沒有研究人員認為遮蔽陽光是降低大氣層CO2含量的解決方案，或是地球工程可以獨力解決全球暖化問題，不過他們主張地球工程可以爭取時間，讓人類完成改用碳中和（carbon-neutral）能源的革命。
 
美國國家大氣研究中心（NCAR）的威格里（Tom M. L. Wigley）說：「我認為應該考慮地球工程的原因是，檯面上降低CO2排放量的方法都無法拯救地球，沒有人認真考慮技術上的困難。」 
 
增加平流層中的硫酸微滴 
 
克魯琛與威格里共同主張的地球工程方案是最便宜、而且確定可行的一種。
 
早在1974年，俄國列寧格勒地球物理主觀測站的物理學家布迪科（Mikhail I. Budyko）便提出了這項方案，做法是將數百萬噸的二氧化硫（SO2）注入平流層中，二氧化硫與氧氣、水和其他分子反應，形成由水、硫酸（H2SO4）、塵埃、鹽粒或其他微粒組成的硫酸微滴，進而使硫酸與水凝結在微滴上。
 
所有人都同意，硫酸微滴形成的雲可以散射陽光，讓夕陽看起來更紅、天空顯得黯淡，而地球表面的平均溫度會下降。
 
1991年菲律賓皮納吐坡火山爆發，將2000萬噸的二氧化硫噴入平流層中，使往後一年內的全球平均溫度下降了0.5℃。
 
卡德拉說：「因此基本上我們確定，這個方法確實有效。」
 
事實上，早在克魯琛發表論文的10年前，卡德拉便已經開始以模型測試這項方案了。 
 當克魯琛出面呼籲時，世界對於地球工程的接受度更高了，因為在布迪科發表論文之後，全球氣溫至今已升高0.5℃，導致許多冰層融化。
 
1990年代，勞倫斯利佛摩國家實驗室的泰勒（Edward Teller）與同事建議，金屬微粒也許可以在空中停留更久，並能反射更多陽光，但是克魯琛堅持使用早已驗證有效的二氧化硫，這讓他的提議顯得更有說服力。 
 克魯琛指出，由於燃燒化石燃料，每年有5500萬噸的二氧化硫（加上80億噸的CO2）被釋放到低層大氣中。
 
根據世界衛生組織的估計，高濃度的二氧化硫每年殺死50萬人，然而二氧化硫也會冷卻地球，但沒有人知道幅度有多大。
 
因此當政府實施污染防治法時，例如美國的空氣清淨法案，也同時會讓全球暖化更嚴重。
 
克魯琛建議，將部份的二氧化硫注入平流層看來十分合理，畢竟二氧化硫在高空中會幫地球擋住陽光，而不至於殺死我們。 
 布迪科的原始構想是利用飛機在平流層中燃燒富含硫的燃料，克魯琛則提議利用氣球將二氧化硫送上高空。
 
如果大氣中的CO2濃度比工業革命之前上升了一倍，那麼需要多少二氧化硫，才能抵消CO2所造成的全球暖化效應呢？
 
每個人的估計都不同。
 
單純以硫的重量來說，威格里估計每年需要500萬噸，而克魯琛與NCAR的拉許（Philip J. Rasch）則估計150萬噸便足夠，前提是人造微粒的平均直徑，必須比火山噴發的微粒還小（後者直徑小於0.2微米）。 
 引用：<A href="http://mag.udn.com/mag/newsstand/storypage.jsp?f_MAIN_ID=77f_SUB_ID=234&f_ART_ID=163528">http://mag.udn.com/mag/newsstand/storypage.jsp?f_MAIN_ID=77f_SUB_ID=234&f_ART_ID=163528</A>

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