行星规模的 DIY
从在大陆范围内种植森林到人工诱导降水，科学家们已经开始提出、测试并在某些情况下实施大规模的地球工程项目，以从根本上改变地球 (1)。 这些项目旨在解决诸如荒漠化、干旱或大气中过量二氧化碳等全球性问题，但它们本身就存在很大问题。
扭转全球变暖影响的最新奇思妙想 排斥我们的星球 到离太阳更远的轨道上。 在最近上映的中国科幻电影《流浪地球》中，人类用巨大的推进器改变地球轨道以避免膨胀（2）。
有类似的可能吗？ 专家们进行了计算，其结果有些令人震惊。 例如，如果使用 SpaceX Falcon Heavy 火箭发动机，将需要 300 亿次全功率“发射”才能将地球送入火星轨道，而地球上的大部分物质将用于建筑和发电。 这是。 效率稍微高一点的方法是放置在地球轨道上并以某种方式附着在地球上的离子发动机——据推测，它将使用地球质量的 13% 将剩余的 87% 转移到更远的轨道。 所以也许？ 它必须几乎是地球直径的二十倍，而前往火星轨道的旅程仍然需要……十亿年。
2. 电影《流浪地球》的画面
因此，将地球“推”入更冷轨道的项目似乎应该在未来无限期推迟。 相反，其中一个项目已经在多个地点进行， 建设绿色屏障 在地球的大表面上。 它们由原生植被组成，种植在沙漠边缘以阻止进一步的沙漠化。 在中国，最大的两堵墙以其英文名称而闻名，4500 公里长的墙试图遏制戈壁沙漠的蔓延，以及 巨大的绿墙 在非洲（3），在撒哈拉的边界上长达 8 公里。
3. 遏制非洲撒哈拉沙漠
然而，即使是最乐观的估计也表明，我们将需要至少 2 亿公顷的额外森林来通过中和所需数量的二氧化碳来遏制全球变暖的影响。 这是一个加拿大大小的区域。
根据波茨坦气候研究所的科学家的说法，植树对气候的影响也有限，并引发了人们对其是否有效的不确定性。 地球工程爱好者正在寻找更激进的方法。
用灰色挡住阳光
多年前提出的技术 将酸性化合物喷射到大气中，也称为首字母缩略词 SRM （太阳辐射管理）是对大型火山爆发期间将这些物质释放到平流层中发生的条件的再现 (4)。 除其他外，这有助于云的形成和减少到达地球表面的太阳辐射。 例如，科学家已经证明他很棒 皮纳图博 在菲律宾，它在 1991 年导致全球气温在至少两年内下降了约 0,5°C。
4. 硫气溶胶的影响
事实上，几十年来一直在排放大量二氧化硫作为污染物的我们的行业长期以来一直在为减少阳光透射做出贡献。 据估计，热平衡中的这些污染物每平方米为地球提供约 0,4 瓦的“照明”。 然而，我们用二氧化碳和硫酸产生的污染不是永久性的。
这些物质不会上升到平流层，在那里它们可以形成永久的反太阳膜。 研究人员估计，为了平衡地球大气中浓度的影响，至少需要将 5 万吨或更多的物质泵入平流层。2 和其他物质。 这种方法的支持者，如马萨诸塞州奥罗拉飞行科学公司的贾斯汀麦克莱伦估计，这种操作的成本每年约为 10 亿美元——这是一个相当大的数字，但不足以永远毁灭人类。
不幸的是，硫方法还有另一个缺点。 冷却在较温暖的地区效果很好。 在两极地区 - 几乎没有。 因此，正如您可能猜到的那样，冰川融化和海平面上升的过程无法以这种方式停止，低洼沿海地区的洪水损失问题仍将是一个真正的威胁。
最近，哈佛大学的科学家们进行了一项实验，在大约 20 公里的高度引入气溶胶轨迹——不足以对地球的平流层产生重大影响。 他们（SCoPEx）是用气球进行的。 气溶胶含有 w.i. 硫酸盐，会产生反射阳光的雾霾。 这是在我们的星球上以惊人的数量进行的许多有限规模的地球工程项目之一。
太空伞和地球反照率的增加
在这种类型的其他项目中，这个想法引起了人们的注意 巨型雨伞发射 进入外太空。 这将限制到达地球的太阳辐射量。 这个想法已经存在了几十年，但现在处于创造性发展阶段。
2018 年发表在《航空航天技术与管理》杂志上的一篇文章描述了作者命名的该项目。 据此，计划在拉格朗日点放置一条薄而宽的碳纤维带，拉格朗日点是地球、月球和太阳之间复杂的引力相互作用系统中一个相对稳定的点。 叶子只阻挡了一小部分太阳辐射，但这足以使全球气温低于国际气候小组设定的 1,5°C 限制。
他们提出了一个有点相似的想法 大空间镜子. 它们是由加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的天体物理学家洛厄尔伍德在 1 月初提出的。 为了使这一概念有效，反射必须落在至少 1,6% 的阳光上，并且镜子的面积必须为 XNUMX 万平方公里。2.
其他人则希望通过刺激来阻挡阳光，因此应用了一种称为 人工降雨. 需要“种子”来生成水滴。 自然地，水滴会在灰尘颗粒、花粉、海盐甚至细菌周围形成。 众所周知，碘化银或干冰等化学品也可用于此目的。 这可能发生在那些已知和使用的方法上。 提亮和美白云，由物理学家约翰·莱瑟姆于 1990 年提出。 西雅图华盛顿大学的海云闪电项目提议通过将海水喷洒到海洋上空的云层上来实现漂白效果。
其他值得注意的提议 地球反照率增加 （即反射辐射与入射辐射的比率）也适用于将房屋粉刷成白色，种植鲜艳的植物，甚至可能在沙漠中铺设反光片。
我们最近描述了作为 MT 地球工程武器库一部分的吸收技术。 它们的范围通常不是全球性的，尽管如果它们的数量增加，后果可能是全球性的。 然而，人们正在寻找名副其实的地球工程方法。 一氧化碳去除2 根据一些人的说法，来自大气层可能会穿过 播种海洋毕竟，它是我们星球上的主要碳汇之一，负责减少约 30% 的二氧化碳2. 这个想法是为了提高他们的效率。
两种最重要的方法是用铁和钙给海洋施肥。 这刺激了浮游植物的生长，浮游植物将二氧化碳从大气中吸出并有助于将其沉积在底部。 添加钙化合物会引起与 CO 的反应。2 已经溶解在海洋中并形成碳酸氢根离子，从而降低海洋的酸度，使其更容易吸收更多的二氧化碳2.
来自埃克森马厩的想法
地球工程研究的最大赞助商是中心地带研究所、胡佛研究所和美国企业研究所，它们都为石油和天然气行业工作。 因此，地球工程概念经常受到碳减排倡导者的批评，他们认为这转移了人们对问题本质的注意力。 除了 在不减少排放的情况下应用地球工程使人类依赖这些方法而没有解决真正的问题.
自 90 年代以来，埃克森美孚石油公司就以其大胆的全球项目而闻名。 除了用铁给海洋施肥并在太空中建造价值 10 万亿美元的太阳能保护装置外，她还提议通过在水面上应用明亮的层、泡沫、浮动平台或其他“反射”来漂白海洋表面。 另一种选择是将北极冰山拖到纬度较低的地方，这样冰的白色就会反射太阳光线。 当然，海洋污染急剧增加的危险立即被注意到，更不用说巨额成本了。
埃克森美孚专家还提议使用大型泵将水从南极海冰下方抽出，然后将其喷射到大气中，以雪或冰粒的形式沉积在南极东部冰盖上。 支持者声称，如果以这种方式每年抽水0,3万亿吨，那么冰盖上的积雪将增加XNUMX米，但由于能源成本巨大，因此不再提及该项目。
埃克森公司的另一个想法是平流层中的薄膜氦填充铝气球，放置在地球表面上方 100 公里处以散射阳光。 还提出通过调节北大西洋等一些关键地区的盐度来加速世界海洋中的水循环。 为了让海水变得更咸，除其他事项外，还考虑保护格陵兰冰盖，以防止其迅速融化。 然而，北大西洋变冷的副作用是使欧洲变冷，使人类更难生存。 小事一桩。
提供的数据 地球工程监测 - Biofuelwatch、ETC Group 和 Heinrich Boell Foundation 的联合项目 - 表明世界各地已经实施了相当多的地球工程项目 (5)。 地图显示活跃的、完成的和废弃的。 似乎仍然没有对这项活动进行协调的国际管理。 所以这不是严格意义上的全球地球工程。 更像是硬件。
5. 根据站点 map.geoengineeringmonitor.org 绘制的地球工程项目图
大多数项目，超过 190 个，已经实施。 碳汇，即碳捕获和储存 (CCS)，以及大约 80 – 碳捕获、使用和储存 （，咳咳）。 已有 35 个海洋施肥项目和 20 多个平流层气溶胶注入（SAI）项目。 在 Geoengineering Monitor 列表中，我们还发现了一些与云相关的活动。 为影响天气而创建的项目数量最多。 数据显示，有 222 起事件与降水增加相关，71 起与降水减少相关。
学者继续争论
一直以来，全球范围内气候、大气和海洋现象发展的发起者的热情提出了一个问题：我们真的有足够的知识可以无所畏惧地致力于地球工程吗？ 例如，如果大规模播云改变了水流并推迟了东南亚的雨季怎么办？ 水稻作物呢？ 例如，如果向海洋倾倒大量铁会消灭智利沿岸的鱼类种群怎么办？
在海洋中，2012 年首次在北美不列颠哥伦比亚省海岸实施，但很快适得其反，大量藻类大量繁殖。 2008 年早些时候，191 个联合国国家批准了禁止海洋施肥的禁令，原因是担心未知的副作用、可能改变食物链或在水体中形成低氧区域。 2018 年 XNUMX 月，一百多个非政府组织谴责地球工程“危险、不必要和不公平”。
与医疗和许多药物一样，地球工程引发了 副作用反过来，这将需要单独的措施来防止它们。 正如布拉德·普卢默在《华盛顿邮报》中指出的那样，地球工程项目一旦开始，就很难停止。 例如，当我们停止向大气中喷射反射粒子时，地球将开始迅速升温。 突然的比缓慢的要糟糕得多。
最近发表在《地球科学杂志》上的一项研究清楚地说明了这一点。 它的作者首次使用了 XNUMX 个气候模型来预测如果世界应用太阳能地球工程来抵消全球二氧化碳排放量每年增加 XNUMX% 的影响会发生什么。 好消息是该模型可以稳定全球温度，但看起来如果地球工程一旦实现就停止，将会出现灾难性的温度峰值。
专家们还担心，最受欢迎的地球工程项目——将二氧化硫排放到大气中——可能会危及某些地区。 此类行动的支持者反对。 2019 年 XNUMX 月发表在《自然气候变化》杂志上的一项研究再次保证，此类项目的负面影响将非常有限。 该研究的共同作者，教授。 哈佛大学工程和公共政策学者大卫基思说，科学家不应该只接触地球工程，尤其是太阳能。
- - 他说。 -
基思的文章已经受到了一些人的批评，他们担心科学家们高估了现有技术，他们对地球工程方法的乐观态度可能会阻碍社会努力减少温室气体排放。
有许多研究表明地球工程的应用是多么令人沮丧。 1991年，20兆吨二氧化硫被释放到高层大气中，整个星球被一层硫酸盐覆盖，反射了大量的可见光。 地球已经冷却了大约半摄氏度。 但几年后，硫酸盐从大气中脱落，气候变化又回到了旧的、令人不安的模式。
有趣的是，在皮纳图博之后的低调、凉爽的世界中，这些植物似乎表现良好。 尤其是森林。 一项研究发现，在 1992 年阳光明媚的日子里，马萨诸塞州森林的光合作用比火山爆发前增加了 23%。 这证实了地球工程不会威胁农业的假设。 然而，更详细的研究表明，火山爆发后，全球玉米作物减产 9,3%，小麦、大豆和大米减产 4,8%。
这应该让全球降温的支持者降温。
