在全球範圍內親自動手
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從大陸規模的森林種植到人工降雨，科學家已經開始提出、測試並在某些情況下實施大規模的地球工程項目，以從根本上改變地球 (1)。 這些項目旨在解決沙漠化、乾旱或大氣中二氧化碳過多等全球性問題，但它們本身也存在很大問題。
扭轉全球暖化影響的最新奇思妙想 推開我們的星球 到離太陽更遠的軌道。 在最近上映的中國科幻電影《流浪地球》中，人類使用巨大的推進器改變地球軌道以避免膨脹 (2)。
這樣的事情可能嗎？ 專家進行了計算，結果有些令人震驚。 例如，如果使用 SpaceX 的獵鷹重型火箭發動機，則需要 300 億次全功率「火焰」才能將地球送入火星軌道，而地球上的大部分材料將用於建築和電力。 這。 效率稍微高一些的是將離子引擎放置在圍繞地球的軌道上，並以某種方式附著在地球上——據說它會使用地球質量的 13% 將剩餘的 87% 轉移到更遠的軌道。 那麼也許？ 它的直徑幾乎是地球直徑的二十倍，到達火星軌道的旅程仍然需要…十億年。
2.電影《流浪地球》劇照
因此，看來未來將地球「推」入更冷軌道的計畫必須無限期延後。 相反，其中一個項目已經在多個地方進行 建構綠色壁壘 在地球的大表面上。 它們由原生植被組成，種植在沙漠邊緣，以阻止進一步的沙漠化。 兩座最大的城牆在中國以其英文名稱而聞名，它試圖遏制戈壁沙漠沿著 4500 公里的蔓延， 綠色長城 非洲 (3)，撒哈拉邊界長達 8 公里。
3.遏制非洲撒哈拉沙漠
然而，即使是最樂觀的估計也表明，我們將需要至少 2 億公頃的額外森林，才能透過中和所需的二氧化碳量來遏制全球暖化的影響。 這個面積相當於加拿大的面積。
波茨坦氣候研究所的科學家表示，植樹對氣候的影響也有限，並且增加了植樹是否有效的不確定性。 地球工程愛好者正在尋找更激進的方法。
用灰色遮擋陽光
多年前提出的技術 高硫化合物擴散到大氣中，也稱為縮寫 SRM （太陽輻射管理）是大型火山爆發期間發生的情況的再現，火山爆發將這些物質釋放到平流層中 (4)。 除此之外，這導致雲的形成和到達地球表面的太陽輻射的減少。 例如，科學家已經證明它是偉大的 皮納圖博島 1991年的菲律賓，它導致全球氣溫在至少兩年內下降了約0,5°C。
4.硫氣溶膠的影響
事實上，我們的工業幾十年來一直排放大量二氧化硫污染物，長期以來一直導致陽光透過率的減少。 據估計，熱平衡中的這些污染物每平方公尺為地球提供約0,4瓦的「救濟」。 然而，我們產生的二氧化碳和硫酸污染並不是永久性的。
這些物質不會上升到平流層，在那裡它們可以形成永久性的防太陽膜。 研究人員稱，為了平衡地球大氣層濃度的影響，至少需要將5萬噸或更多的物質抽入平流層。2 和其他物質。 這種方法的支持者，例如馬薩諸塞州極光飛行科學公司的賈斯汀·麥克萊倫（Justin McClellan）估計，這種操作的成本每年約為10 億美元——雖然數額很大，但不足以永遠毀滅人類。
不幸的是，硫方法還有另一個缺點。 冷卻在較溫暖的地區效果很好。 在兩極地區 - 幾乎沒有。 因此，正如您可能猜到的那樣，冰川融化和海平面上升的過程無法以這種方式停止，低窪沿海地區的洪水損失問題仍將是一個真正的威脅。
最近，哈佛大學的科學家進行了一項實驗，在大約20公里的高度引入微量氣溶膠——不足以對地球平流層產生重大影響。 他們（SCoPEx）是用氣球進行的。 氣溶膠含有 i.i. 硫酸鹽，會產生反射陽光的霧氣。 這是我們星球上數量驚人的眾多規模有限的地球工程項目之一。
太空傘和增加地球反照率
在此類項目中，這個想法引起了人們的關注 巨型傘發射 進入外太空。 這將限製到達地球的太陽輻射量。 這個想法已經存在了幾十年，但目前正處於創意發展階段。
2018 年發表在《航空航天技術與管理》雜誌上的一篇文章描述了作者所說的專案。 它計劃在拉格朗日點放置一條又薄又寬的碳纖維帶，拉格朗日點是地球、月球和太陽之間複雜的引力交互作用系統中相對穩定的點。 葉子只能阻擋一小部分太陽輻射，但這可能足以將全球氣溫降低到國際氣候小組設定的 1,5°C 限制以下。
他們提出了一個有點相似的想法 大空間鏡子。 它們是由加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的天文物理學家洛威爾伍德於 1 世紀 1,6 年代初提出的。 為了使這個概念有效，反射必須落在至少 XNUMX% 的陽光上，而鏡子的面積必須達到 XNUMX 萬平方公里。2.
其他人想透過刺激來阻擋陽光，因此使用稱為 人工降雨。 產生液滴需要「種子」。 當然，水滴會在灰塵、花粉、海鹽甚至細菌顆粒周圍形成。 眾所周知，為此可以使用諸如碘化銀或乾冰之類的化學物質。 使用那些已知和使用的方法可能會發生這種情況 讓雲彩變亮變白，由物理學家 John Latham 於 1990 年提出。 西雅圖華盛頓大學的海雲閃電計畫提議透過向海洋上空的雲層噴灑海水來達到美白效果。
其他值得注意的提案 地球反照率增加 （即反射輻射與入射輻射的比率）也可用於將房屋塗成白色、種植彩色植物，甚至可能在沙漠中鋪設反光板。
我們最近描述了 MT 地球工程庫中包含的吸收技術。 一般來說，它們並不具有全球性，但如果它們的數量增加，其後果可能會變成全球性的。 然而，人們正在尋找名副其實的地球工程方法。 二氧化碳移除2 據一些人說，從大氣中可能會穿過 向海洋播種畢竟，它們是地球上主要的碳匯之一，可減少約 30% 的二氧化碳排放2。 這個想法是為了提高他們的效率。
最重要的兩個方法是用鐵和鈣來為海洋施肥。 這會刺激浮游植物的生長，浮游植物從大氣中吸收二氧化碳並幫助其沉積在海底。 添加鈣化合物會與CO反應。2 已經溶解在海洋中並形成碳酸氫根離子，從而降低海洋的酸度，使其更容易吸收更多的二氧化碳2.
來自埃克森馬厩的想法
地球工程研究的最大資助者是哈特蘭研究所、胡佛研究所和美國企業研究所，它們都為石油和天然氣產業服務。 因此，地球工程的概念經常受到減少二氧化碳排放倡議者的批評，他們認為這分散了人們對問題本質的注意力。 除了 使用地球工程而不減少排放使人類依賴這些方法而沒有解決真正的問題.
石油公司埃克森美孚以其自 90 年代以來開發的大膽全球計畫而聞名。 除了用鐵給海洋施肥和在太空建造價值10兆美元的遮陽罩外，她還提議透過在水面上應用亮層、泡沫、浮動平台或其他「反射」來美白海洋表面。 另一個選擇是將北極冰山拖到低緯度地區，這樣冰的白色就能反射太陽光線。 當然，人們立即註意到海洋污染大幅增加的危險，更不用說巨大的成本了。
埃克森美孚專家還提議使用大型泵浦從南極海冰下方抽水，然後將其噴入大氣中，以雪或冰粒的形式降落在南極東部冰蓋上。 支持者認為，如果以這種方式每年抽水 0,3 兆噸，冰蓋上的積雪就會增加 XNUMX 米，但由於巨大的能源成本，該項目再也沒有被提及。
埃克森公司的另一個想法是在平流層中放置薄膜充氦鋁氣球，將其放置在距離地球表面 100 公里的地方以散射陽光。 也有人提議透過調節北大西洋等一些關鍵地區的鹽度來加速世界海洋的水循環。 為了使海水變得更加含鹽，人們相信格陵蘭冰蓋將被保留下來，這將防止其快速融化。 然而，北大西洋變冷的副作用將導致歐洲變冷，使人類更難生存。 一件小事。
提供的數據 地球工程監測 - Biofuelwatch、ETC Group 和 Heinrich Boell Foundation 的聯合項目 - 表明世界各地已經實施了相當多的地球工程項目 (5)。 地圖顯示活躍的、完成的和廢棄的。 似乎仍然沒有對這項活動進行協調的國際管理。 所以這不是嚴格意義上的全球地球工程。 更像是硬件。
5. 根據站點map.geoengineeringmonitor.org繪製的地球工程計畫地圖
大多數項目（190多個）已經實施。 碳匯，即碳捕獲和儲存（CCS），以及大約 80 – 碳捕獲、利用和封存 （，庫斯）。 已有35個海洋肥化工程和20多個平流層氣溶膠注入（SAI）專案。 在地球工程監控清單中，我們也發現了一些與雲端相關的活動。 最多的項目是為人工影響天氣創建的。 數據顯示，有 222 項行動與降雨量增加有關，71 項行動與降雨量減少有關。
科學家們繼續爭論
一直以來，全球氣候、大氣和海洋現象發展發起者的熱情提出了這樣的問題：我們真的有足夠的知識來毫無恐懼地投身於地球工程嗎？ 例如，如果大規模的人工降雨改變了水流並推遲了東南亞的雨季呢？ 水稻作物又如何呢？ 例如，如果向海洋傾倒大量鐵會導致智利沿海的魚類種群滅絕怎麼辦？
2012 年，該措施首次在北美不列顛哥倫比亞省海岸實施，很快就導致了大規模藻類大量繁殖的負面後果。 此前，2008年，191個聯合國國家批准了一項海洋施肥禁令，擔心未知的副作用、可能改變食物鏈或在水體中形成低氧區域。 2018年XNUMX月，一百多個非政府組織譴責地球工程「危險、不必要和不公義」。
就像醫療和許多藥物一樣，地球工程也會引發 副作用反過來，這將需要採取單獨的措施來防止它們。 正如布拉德·普盧默（Brad Plumer）在《華盛頓郵報》中指出的那樣，地球工程項目一旦啟動，就很難停止。 例如，當我們停止向大氣中噴射反射粒子時，地球將開始迅速變暖。 而且突然的比緩慢的要糟糕得多。
最近發表在《地球物理研究雜誌》上的一項研究清楚地表明了這一點。 其作者首次使用 XNUMX 個氣候模型來預測，如果世界利用太陽能地球工程來抵消全球二氧化碳排放量每年增加 XNUMX%，會發生什麼。 好消息是，該模型可以穩定全球氣溫，但如果實現這一目標後停止地球工程，就會發生災難性的溫度高峰。
專家也擔心，最受歡迎的地球工程項目（將二氧化硫排入大氣中）可能會危及某些地區。 此類行動的支持者遭到反對。 2019 年 XNUMX 月《自然氣候變遷》雜誌上發表的一項研究表明，此類計畫的負面影響將非常有限。 研究的共同作者，Prof. 哈佛大學的工程和公共政策專家大衛‧基斯表示，科學家不應該只涉足地球工程，尤其是太陽能。
- - 他說。 -
基斯的論文已經受到一些人的批評，他們擔心科學家高估了現有技術，他們對地球工程技術的樂觀態度可能會阻礙公眾減少溫室氣體排放的努力。
許多研究顯示地球工程是多麼令人沮喪。 1991年，20兆噸的二氧化硫被釋放到高層大氣中，使整個地球覆蓋了一層反射大量可見光的硫酸鹽。 地球冷卻了大約半攝氏度。 但幾年之內，硫酸鹽就從大氣中消失了，氣候變遷又回到了原來的、令人震驚的軌道。
有趣的是，在皮納圖博火山之後安靜、涼爽的世界裡，這些植物似乎生長得很好。 尤其是森林。 一項研究發現，在1992年陽光明媚的日子裡，麻薩諸塞州森林的光合作用比火山爆發前增加了23%。 這證實了地球工程不會威脅農業的假設。 然而更詳細的研究顯示，火山爆發後，全球玉米產量下降了9,3%，小麥、大豆和稻米產量下降了4,8%。
這應該會讓全球降溫的支持者冷靜下來。
