大气物理研究所王庚辰研究员
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据美国国家地理网站报道，近期有科学家提出了一项雄心勃勃的工程改造计划：在平流层中铺设一层屏蔽层，希望这样做将会帮助对抗愈演愈烈的全球变暖趋势。根据这项计划，人们将使用高空气球释放数百万吨的二氧化钛物质，一旦被释放进入大气，这些微粒将很快向全球扩散，帮助将更多的太阳光反射回太空。
在发展与能耗并行的今天，人类集思广益，希望能找到一个切实可行的措施来缓解全球变暖的趋势。这不，有科学家从1991年菲律宾皮纳图博火山爆发事件中得到灵感，提出构建大气屏蔽层来减缓全球变暖。
“建立大气屏蔽层”？乍听之，难免会觉得有些天方夜谭。但在科学界，这一想法早在多年前就已萌生。
既然如此，我们不禁要问：这一奇思妙想能否得以实现？它真能减缓温室效应吗？它会给我们的生活带来怎样的变化？本期科技之谜，大气物理研究所王庚辰研究员为读者答疑解惑。
火山喷发激发灵感，可靠吗？
在1991年菲律宾皮纳图博火山喷发事件中，大约2000万吨二氧化硫冲入地球大气的平流层中，在那里形成了一层稀薄的硫酸盐雾，在其后的两年间，全球气温下降了大约0.5摄氏度。相比之下，二氧化钛在散射阳光的效率上较之硫酸盐雾可高出7倍之多，并且与之前提出的在高层大气中散播微粒的方法相比较，这种运用二氧化钛和气球散播系统从火山喷发得来的设想，更是从多方面降低了实施成本。
看起来真是诱人啊！但实施这一浩大工程真能如此简单？
“一次火山爆发可以在局部地区上空喷发大量的火山灰，它对到达地面的太阳辐射确实有一定影响。”王庚辰研究员说“我们做过一些科学计算，火山喷发对温室效应增加量的减少是非常有限的，是局部的，而且是短时间的，而温室效应的增加现象是全球性的，是长时间的，这和火山灰效应大不相同。”
有何不同？王庚辰研究员解释说：“首先，火山灰的作用时间相对很短，最多两三年；其次，它分布很不均匀。比如说在1991年菲律宾皮纳图博火山爆发，它只是在亚洲上空影响比较大，但当它漂移到其他大洋上空浓度就很小了。所以说它的影响从整体来讲只是一些局部的影响。而且它对温室效应的影响是非常有限的。‘短时间、小范围’属于火山喷发，但建立大气屏蔽层则是另一回事了，它需要有大量的科学研究来做支撑才行。”
建立大气屏蔽层，可行吗？
每一个伟大的设想成立之前都必经无数的质疑及考验。就目前人们的认识水平来看，建立大气屏蔽层这一设想似乎还不成熟。“这种设想不只涉及到科学问题也涉及到工程问题，我们应该全面而妥善的考虑。”王庚辰研究员如是说。
“首先应该考虑到它实施后所可能带来的利端和弊端。屏蔽层如果做不好的话，很有可能负面影响要大于正面影响。”王庚辰研究员说“另一方面，它究竟能不能减少到达地面的太阳辐射，也是值得怀疑的。说不定到达地面的太阳辐射不会减弱，反而会增加。因为在我们大气科学研究过程中发现，有时在天空有少量云存在的情况下，到达地面的太阳总辐射量反而比碧空时要大，也就是说，我们施放到大气中的物质，它的散射作用可能会增加到达地面的太阳辐射能量”。
看来在构建大气屏蔽层这一设想还存在很多问题，那么在工程实施方面是不是万无一失呢？
没那么简单！王庚辰研究员告诉笔者：“在工程实施方面有很大的难度。它毕竟不像是卫星或其他人造飞行器，人类可以在他们发射后进行控制操作，使其规律的运转。但是如果我们将屏蔽物质放到大气中，那就像是断了线的风筝，人类就很难再控制它了。它会随着复杂多变的大气环流而变化。大气环流每年都有变化，每个地区上空也都不一样。屏蔽物质会随着气流而自由飘浮在大气中，不知它们会在何时沉降何地，又或者游离到外空间等等。”
二氧化钛作屏蔽物，安全吗？
我们还应该注意到，在1991年菲律宾皮纳图博火山爆发事件中，虽然温室效应得到一定缓解，但是硫酸雾却造成了臭氧层的破坏，并且引发了干旱。如此一来，设想的主角“二氧化钛”是否也需要我们重新审视？
笔者查阅了资料发现，二氧化钛是一种无毒化学物，被广泛用于遮光剂和涂料，墨水，甚至添加在食物中。看来，它本身对人体是没有任何损伤的。
王庚辰研究员说：“如果将来这一设想要实施的话，必需要对实施方案做详细的科学论证和效益评估：比如这种物质在大气当中长期存在的话，对我们地球大气本身、生活在地球上的人类以及整个生态系统会带来怎样的影响？除此之外，还应该考虑到，一旦这些物质靠近近地面，那它对动植物以及人体会带来什么危害？太阳辐射是地球生物所需的能源之来源，所以，我们在考虑缓解温室效应的同时，还要考虑到这一行为对地球生物等的生存和生长所需的环境带来的影响。”
“不过重要的一点是，要想在大气当中长期存在，就要求屏蔽物质的体积要非常小。”王庚辰研究员说“在类似于构建大气屏蔽层这样的想法当中，多是以微粒为主。微粒的大小、形状、吸收太阳光还是反射太阳光、选择金属的颗粒物还是塑料颗粒物以及屏蔽物质释放的高度和施放的量等等，所有这些问题都需要做大量的科学研究，不可贸然实施。”
——专家观点——
鼓励大胆设想推动科技创新
现在大家都在提倡低碳生活、低碳经济，但说起来容易做起来难，它需要科学技术的支持。
减少温室效应的增加量，最重要的就是减少温室气体排放。但是总的来说，减少温室气体排放是一个涉及到方方面面的复杂问题，它涉及到全世界的各个国家。减少温室气体排放除了一些科学技术上的问题以外，还涉及到国家的发展等国家利益问题。目前我国飞速发展，有很大的能源需求。而能源从哪里来？无疑是煤、油、天然气等。目前，像核能等其他清洁能源的使用程度及范围还是很小的，绝大部分还是靠化石燃料的燃烧。
我国一直在提倡产业结构的变化，从科学的角度来说这是很正确的方针，依靠产业结构的优化来减少温室气体的排放，特别是减少二氧化碳的排放，是一条减缓温室效应增加的有效途径。与此同时，建议政府部门应当逐步出台相应的激励和约束政策，要把提倡低碳生活方式，鼓励大家绿色出行等等落到实处。此外，政府部门也应当鼓励专家和社会各界人士积极建言献策，其中包括鼓励类似“建立大气屏蔽层”这样的大胆的设想，随着科学技术的不断发展，人们对客观世界的认识也会不断深化，人们总是会不断创新，不断提出新的设想，以推动科学技术的发展，造福人类。
■延伸阅读
硫磺微粒为地球人工降温
1995年诺贝尔化学奖得主、荷兰科学家保罗·克鲁岑提出一项拯救地球的紧急方案：向大气层上部释放硫磺微粒，给地球人工降温。实施这一计划，发达国家每人需负担25至50美元。
克鲁岑认为，可以通过释放气象气球或发射重型炮弹将硫磺微粒送到高空大气层，硫酸盐分子在大气中扩散会提高地球对太阳光的反射率。这些硫酸盐分子所发挥的作用类似于在空气中设置无数“小镜子”，使一些阳光无法达到地面，从而产生地球总体降温的效果。
克鲁岑指出，如果将硫磺微粒释放到较高的同温层而不是较低的对流层，那么少量硫磺即可产生类似效果。他还设想“可能生产出一种特殊气体，这种气体在同温层中仅仅经过光化学作用就能产生硫酸盐。”根据克鲁岑的设想，这种化合物应当具备无毒、不溶于水、惰性和半衰期相对较短（约10年）的属性。《科技日报》（2012-07-13五版）