地球工程技术可利用现有飞机为地球降温

以往大多数研究假设，被称为平流层气溶胶注入的技术将在热带地区部署，因此需要能够飞行在20公里或更高高度的特种飞机来喷射颗粒物。

在这项发表于《地球未来》期刊的新研究中，科学家对不同气溶胶注入策略进行了模拟，得出结论认为：在极地地区上空13公里处添加颗粒物可显著冷却地球，尽管其效果远低于在赤道附近更高空域的注入。波音777F等商用喷气式飞机可达到此高度。

论文第一作者、伦敦大学学院地球科学系博士生阿利斯泰尔·达菲表示："太阳地球工程存在严重风险，需要更多研究来理解其影响。然而，我们的研究表明，通过这种特定干预措施冷却地球比预想的更易实现。这对平流层气溶胶注入的启动速度及实施主体具有重要启示。

"这种极地低空策略存在缺点。在此较低高度，平流层气溶胶注入效果仅约三分之一。这意味着我们需要使用三倍的剂量才能达到同等全球降温效果，同时会增加酸雨等副作用。该策略在冷却热带地区效果较差，而该区域对升温的直接脆弱性最高。

"然而，气候变化是严峻问题，理解所有选择至关重要，这样才能为决策者提供制定科学决策所需的依据。"

研究人员利用英国地球系统模型1（UKESM1）这一气候计算机模型进行模拟，以评估平流层气溶胶注入的影响。通过在不同高度、纬度和季节添加二氧化硫（随后形成微小反射颗粒），他们量化了不同部署策略的有效性。

研究人员指出，平流层气溶胶注入的低空部署唯有在靠近地球极地区域才能奏效。为实现有效冷却，颗粒物需在平流层（位于大部分云层顶部之上的大气层）生成，该层在靠近两极处更接近地面。

在对流层（大气最底层），气溶胶颗粒会迅速随云层降水消失。然而平流层干燥稳定且无云，意味着注入颗粒可滞留数月乃至数年。

研究团队估算，若在南北半球当地春夏季期间，于13公里高度每年注入1200万吨二氧化硫，可使地球降温约0.6°C。该剂量与1991年皮纳图博火山喷发释放至大气的量级相当，那次事件同样导致全球气温出现可观测下降。

模拟中二氧化硫添加位置设定在赤道南北纬60度附近，即挪威奥斯陆与阿拉斯加安克雷奇的纬度；南半球位置则在南美洲最南端下方。

此策略效果逊于20公里高空注入，因为颗粒在平流层滞留时间较短——13公里高度仅维持数月，而20公里高度可达数年。

然而，利用现有飞机的低空策略可较高空方案更早启动。研究人员援引早期研究指出：设计认证高空飞机或需十年时间并耗资数十亿美元。

耶鲁大学环境学院讲师、合著者韦克·史密斯表示："尽管现有机队仍需重大改装才能充当部署油轮，但此路径远比设计新型高空飞机更快捷。"

该策略并非权宜之计——任何平流层气溶胶注入都需逐步引入并递减终止，以避免突升温或降温的灾难性影响，且绝不能替代减排措施。

埃克塞特大学合著者马修·亨利博士强调："平流层气溶胶注入绝非温室气体减排的替代方案，因为任何潜在副作用均随降温幅度增加而放大：唯有实现净零排放才能达成长期气候稳定。"

本研究获得英国自然环境研究理事会（NERC）资助。