向平流層中噴射大量氣溶膠，真的能使地球降溫嗎？

今年夏天，世界上很多國家和地區，相繼經歷了極端高溫天氣，比如一直在持續的北美大陸西海岸“高溫穹頂”，致使美國和加拿大西部很多地區，出現了長時間的50、60多攝氏度高溫天氣。美國死亡谷和科威特地表溫度，用溫度計直接測量甚至一度分別達到了81和73攝氏度。

而在全球變暖的大背景下，今年北半球普遍出現了超越歷史平均氣溫水平的現象，北冰洋和西伯利亞區域性地區的氣溫，也一度高達30多攝氏度，永久凍土和冰川的消融已經呈現不可逆轉的趨勢。據科學家監測，目前地球大氣層中的二氧化碳含量，已經達到歷史的最高紀錄，數值為419ppm，為工業革命前期濃度的1。5倍。

二氧化碳作為地球大氣層中最為主要的溫室氣體，由於其吸收從地表發出紅外輻射的能力特別突出，因此對於地球的“保溫”發揮著重要作用。但是，如果濃度突破一定限值，那麼地球的熱量散發與接收的太陽輻射將會不平衡，熱量散發不出去，久而久之就會造成全球變暖。

應對全球變暖的策略

從人類社會發展的程序可以看出，地球空氣中的二氧化碳濃度水平，與人類對自然資源特別是能源的消耗量呈現出明顯的正相關性。原本自然界中的植物特別是藻類，在維持地球大氣中的碳氧平衡方面，發揮著重要作用。但是，隨著化石能源消耗量的不斷提高，向空氣中排放的二氧化碳也越來越多，藻類和綠色植物吸收量跟不上去，從而造成了大氣層中碳氧平衡的失調，繼而引發了一系列由溫室效應產生的生態環境問題。

所以，要想從根本上解決全球變暖問題，就需要從“降碳”上著手，盡最大可能減少向大氣層中排放二氧化碳的數量。目前世界上很多國家，包括我國在內，都承諾積極實施碳達峰碳中和戰略，力爭通過幾十年的努力，將二氧化碳的淨排放量降低到零。不過，即使實現了碳中和的目標，地球升溫“剎車”的目的也不要立即實現，因為二氧化碳溫室效應的產生，是需要一定的緩衝的，同樣溫室效應的減弱，也得需要一定的時間。

那麼，有沒有什麼方法能夠起到“立竿見影”的效果呢？理論上肯定是有，而且不止有一個。因為影響地球整體溫度的因素有很多，比如與太陽的距離、接收太陽輻射的總量、大氣層的厚度、大氣層中二氧化碳等溫室氣體的濃度水平、大氣物質的反射率等等，這些因素，都能夠影響地球表面接收太陽輻射與釋放熱量的差值，從而影響到地表的溫度。

但是，以人類的能力，我們目前還沒有辦法拉大地球與太陽的距離，也做不到改變地球大氣層厚度，即使能夠做到，也會改變地球在宇宙中的空間環境，從而對地球生態系統產生重大影響，不到萬不得已（比如未來十幾億年內啟動流浪地球計劃，逃避太陽變成紅巨星時向外擴張），技術達到了也不會去做。

“平流層氣溶膠噴射“方案

於是有研究團隊從提高地球大氣層反射率入手，提出了向平流層中釋放大量物質形成氣溶膠的方案，以此來試圖減少地面接收太陽輻射的總量，從而達到給地球降溫的目的。比如，美國的一個研究團隊，設計了“平流層氣溶膠噴射”方案，並希望於今年夏天搞一次“平流層受控擾動實驗”關鍵技術測試，不過由於各方面的原因，這個實驗計劃被擱置了，但是研究團隊正在積極努力重啟這項計劃。

“平流層氣溶膠噴射”技術的原理非常簡單，主要是受火山噴發時，大量由火山灰顆粒和氣體、液體等物質構成的氣溶膠遮蔽天空，能夠引發地球發生一定程度的降溫這個現象的啟發，在實施時，透過高空飛機或者大量的氦氣球，將氣溶膠顆粒噴灑在距離地面20公里左右的平流層中，這些微小氣溶膠顆粒在平流層中，能夠長時間維持穩定，當大量的氣溶膠顆粒聚集在一起時，可以形成較薄的“氣溶膠雲層”，從而將部分太陽光線反射回太空，達到減少太陽輻射總量的目的。

由於火山灰噴發物中含有很多硫化物，這些物質不僅會降低一些大氣層的溫度，同時也會對大氣層中的臭氧層產生破壞，反而會加大太陽光線中紫外線的透過率，從而對地球上的生命體造成負面影響。所以，研究團隊在開展該計劃的研究時，一直在想方設法最佳化氣溶膠的成分，目前的主攻方面是研製碳酸鈣氣溶膠顆粒，這是一種對臭氧層損害很小、反射率又很高的一種物質。預計1－2公斤的碳酸鈣氣溶膠，在平流層中，透過特殊的噴射裝置，就可以形成大約1公里的噴射羽流。

該方案在科學界爭論一直很大

支持者認為，向平流層中噴灑氣溶膠的方案，是經過計算機模型充分論證過的，論證結果對降低地球大氣層的溫度將有很好的效果，只要掌握了毒性低、反射率高、對臭氧層影響小的氣溶膠組成結構，那麼就能在短時間內達到給地球“降溫”的效果。

不過，有更多的科學家對該方案表示擔憂，擔憂的原因主要集中在以下幾個方面：一是在平流層中釋放氣溶膠，相當於在地球的上空覆蓋了一層薄薄的膜，雖然能夠阻擋一部分太陽光線射入地球，但也能忽視其對地球熱量散發的阻擋作用，即使接收的太陽輻射總量減少了，但地球紅外輻射如果散發也少了，那麼兩者一中和，地球溫度是上升還是下降，就不確定了。

第二，方案實施的投入會極大。一方面是技術研發的成本，如果要想在平流層中進行大規模的氣溶膠釋放，需要至少10年左右的研發時間，這裡面既有氣溶膠物質組成的研究，也包括噴射裝置的設計，更需要對噴射時的飛行軌跡、飛行速度等關鍵技術進行諸多實驗。另一方面，如果要達到在平流層中全部覆蓋上一定厚度、一定密度的氣溶膠，一次必須投入數百萬噸甚至上千萬噸的氣溶膠物質，這得需要成百上千架次的飛機連續作業很長時間方能實現，而這些飛機在飛行時，因燃料燃燒釋放的二氧化碳又有很多，有點撿了芝麻丟了西瓜的感覺。

第三，方案並不能一勞永逸。即使平流層中一次性釋放了巨量的氣溶膠，形成了一個覆蓋全球的氣溶膠層，但在平流層中微弱的氣流擾動、微弱重力的影響下，這些氣溶膠微小顆粒不可避免地發生相互碰撞、聚集和下降，需要定期進行補充，而這個時間間隔，頂多是1-2年的時間，所以這種投入將是無底洞。

第四，對地球生物的影響。這種方案的本質是減少太陽輻射總量來給地球降溫，但是地球上眾多的藻類和綠色植物，需要依賴太陽光線來進行光合作用，從而釋放出氧氣併合成有機物質。如果透過這種方案減少的太陽輻射量很小，估計也起不到什麼降溫作用；但如果減少的太陽輻射總量達到一定比例，比如2%左右，那麼藻類和綠色植物的光合作用會大受影響，不但氧氣釋放的量會減少，大量農作物減產，而且被吸收的二氧化碳量也會降低，大氣層中的二氧化碳含量反而會升高，繼而增加溫室效應。

所以，筆者對美國研究團隊提出的平流層噴射計劃也持懷疑態度，這種方案雖然出發點是好的，但是一旦全面實施，勢必會打破地球執行的整體規律，極有可能不但達不到降溫的目的，反而會增加二氧化碳濃度水平，增加全球變暖的程度，到時候再想扭轉就難上加難了。