加科学家提出应对气候变化新设想

2010-9-09 11:02 来源: 中国科学院
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  加拿大卡尔加里大学的科学家认为,在地球上空以可压缩蒸汽的形式释放碟状人工纳米粒子或硫酸,是有效对付气候变暖的两种新途径,优于只是简单地将二氧化硫气体注入到大气层中。

  之前,科学界的研究重点是模拟火山爆发形成硫酸盐浮尘,将太阳辐射反射回太空,从而使地球表面降温。思路是将二氧化硫注入大气层上部,以形成火山爆发时释放的硫酸盐浮尘。

  卡尔加里大学可持续能源环境经济研究所所长戴维·凯斯认为,要想通过释放硫酸盐的方法反射大量的太阳辐射以降低地球的表面温度,就必须使大气中硫酸盐浮尘的尺寸和分布达到最优,而要做到这一点非常难。  凯斯最近在美国《国家科学院院刊》上发表设想称,使用人工纳米粒子阻止全球气候变暖,比硫酸盐方法更有效,而且更环保。

  使用硫酸盐方法的一个优点是,科学家对硫酸盐在大气中的作用比较了解,这主要得益于科学家对火山灰的研究。但该方法可能会降低太阳能的发电量,加速破坏臭氧层的化学反应过程。

  凯斯认为,在大气层中使用纳米粒子,一方面可控性高;另一方面对臭氧层的破坏也更小。人工纳米粒子可以使用电或磁性材料制成,设计成薄型碟状,这样,纳米粒子就可以在空中浮起并朝向人们希望的方向,以取得反射太阳辐射的最佳效果。理论上,纳米粒子可因人工干预向极地上空移动,因此可降低极地附近的太阳辐射,阻止极地冰层融化。极地冰层融化是造成极地气候变暖的主要原因,而极地气候变暖又会诱发冰川快速消失。

  凯斯表示,需要开展进一步详细研究的课题包括:在大气层里存在着许多复杂的力学因素,纳米粒子在空中如何被有效地分布;地球表面的降温效果到底如何;纳米粒子的需求量;粒子的制造成本和部署成本,在经济上是否可行等。他提出,应该首先在实验室中进行试验,然后再将短寿命的粒子分布在大气层中,一旦出现任何负面效应,科学家可加以逆转和补救。

  凯斯最近还与美国科学家在《地球物理研究》杂志上联合提出了另外一种技术途径,即运用飞机在空中释放硫酸或其他可压缩的蒸汽以阻止全球变暖。凯斯指出,与在空中投放二氧化硫相比,这种新方法更具优势。该技术可更好地控制粒子的大小;将更多的太阳辐射反射回太空;由于使用的粒子更少,因此也可减少较低的同温层中的热量积聚。

  计算机模型计算的结果显示,硫酸在空中很快会浓缩成羽毛状,并形成较小的粒子,与二氧化硫形成的体积较大的硫酸盐相比,它们停留在同温层中的时间更长,对太阳辐射的反射效率也更佳。

  两种新方法的不足之处在于,自然界过去从未发生过同样的现象,因此其对自然界的影响和其中所隐藏的环境风险仍然需要进一步的研究。尽管如此,凯斯教授仍然认为,阻止气候变化的地球工程技术的有效性和环境影响等都需要得到重视。