科学家详细研究评估海洋云增亮的可行性和风险

随着大气中温室气体的水平持续增加，气候变化的影响变得更加昂贵，科学界正在加倍努力调查人工遮蔽地球表面以减缓全球变暖的潜在风险和好处。

海洋云增亮(MCB)是两种主要的太阳辐射修正方法之一，旨在抵消全球变暖在脱碳进程中的最坏影响。MCB 的提议包括向浅海云层中注入盐雾，使其变亮，增加其对阳光的反射，并减少下面水吸收的热量。

由 31 名领先的大气科学家组成的小组现在正在提供一致的物理科学研究路线图，以建立评估 MCB 方法可行性所需的知识库。《科学进展》杂志上发表的一篇新论文描述了他们的路线图。

主要作者、NOAA 化学科学实验室研究员 Graham Feingold 表示：“人们对 MCB 的兴趣与日俱增，但政策制定者目前没有所需的信息来决定是否以及何时部署 MCB。”

“问题是我们是否可以使用我们当前的建模和观测工具来设计 MCB 研究计划，以确定这种方法在全球范围内的可行性，如果不能，需要采取哪些措施来实现这一目标。”

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的气候科学家、论文合著者林恩·拉塞尔表示，人工遮蔽地球对于减少气候变化的驱动因素——人为温室气体排放无济于事。

拉塞尔说：“最近全球变暖的影响加剧，意味着我们需要考虑不理想的后备计划，以便为我们赢得足够的时间来减少温室气体排放和现有负担。” “在我们考虑采用 MCB 之前，研究计划至关重要，我们需要同时解决物理科学问题和人类维度。”

目前的 MCB 提案依赖于盐水喷雾，它可以模仿船舶烟囱或火山排放的富含硫的羽流，以增加海洋低层大气中的气溶胶浓度。理想情况下，盐水喷雾中的液滴蒸发产生细颗粒，这些细颗粒通过湍流和对流空气运动被带到云层。

科学家表示，如果 MCB 技术能够持续影响云层，使其比具有较低液滴浓度的类似云层将更多阳光反射回太空，那么它有可能成为一种有效的太阳辐射修改技术，至少在局部范围内如此。这反过来又可以在局部范围内产生一些冷却效果。

该图描绘了海洋边界层中的关键气溶胶、云、动力学和辐射过程(左)以及使用船载发电机产生细海盐气溶胶液滴的 MCB 方法(右)。水滴被上升气流吹入云中，增加了水滴的浓度，从而延长了云的反射率覆盖范围和寿命。图片来源：Sorooshian 等人之后。2019年

该研究提出了一项实质性且有针对性的 MCB 研究计划，包括实验室研究、现场实验和云建模。因此，需要新的实验室设施来解决理解气溶胶和云微物理过程方面的差距，因为现有的实验室很少有能力解决这些过程。

测试盐粒子喷洒技术需要在条件有利的海洋位置使用点源进行长期现场实验，以及新的观测和新的建模。这将使科学家能够确定在各种条件下靠近地表喷出的海浪到达云底的程度。

研究人员可以利用现有的人工降雨实验类似物，例如自然火山排放、生物质燃烧、单艘船舶或指定航道的废气羽流、城市点源和城市羽流。

实际上，研究人员需要建立足够的信心，相信可以生成适当大小的粒子并将其传送到云层，一旦到达云层，就会形成有效散射阳光的云滴。他们需要证明，云层可以在足够大的区域内持续变亮，从而有效地冷却下面的海洋，并且尝试操纵云层不会导致云层变薄，或者水滴下雨，从而可能导致热量增加。

科学家还需要证明云层的增亮是可以测量的，以证明它可以在全球相关尺度上或在珊瑚礁等敏感区域生态系统中按预期发挥作用。

云的生成方式并不相同——有些云比其他云更容易受到气溶胶注入的影响。已经很亮且具有高水滴浓度的云比具有低水滴浓度的稀疏云更难变亮。云对操纵尝试的反应微妙地取决于天气和背景气溶胶条件。

让事情变得复杂的是，最佳颗粒大小和数量可能取决于云的特性，这些特性在它们在空气中漂移时会发生变化。Feingold 说，这解释了船舶轨迹发生的高度可变性。

法因戈尔德说：“我们必须在一天中的正确时间和季节中将大小合适的颗粒放入接收云中，并覆盖足够大的区域来遮蔽大片海洋。” “这是一个重大挑战。”

Feingold 说：“就我们能够确定最佳增白条件而言，有针对性的 MCB 方法，而不是在所有条件下进行常规喷涂，可能会有更高的成功概率。” “它还可能降低区域环流反应的风险，这种反应会改变温度和降雨量，使一些人受益而另一些人受到影响。”

更广泛地说，Feingold 再次强调 MCB 不会取代脱碳，也不会缓解海洋酸化。“为了降低全球气温，我们的首要任务应该是去除大气中的二氧化碳。MCB 可能有助于减轻气候变化的最严重影响。”