随着导致气候变暖的碳排放量再次上升，研究人员正在寻找在人类控制住自身之前降低温度的方法。一个潜在的解决方案？尝试模仿火山爆发。但除了调节温度，这类做法可能会改变飓风的频率，或干旱的发生地点。
当发生爆炸性火山爆发时——例如1991年皮纳图博火山爆发——它们会将火山灰和气体的小颗粒送入高层大气。这些所谓的浮质会阻挡和反射阳光，为地球不断升高的温度提供临时的冷敷。
在观察火山活动多年后，一些研究人员正在探索是否可以利用相同的方法来帮助地球降温——这个想法被称为太阳能地球工程。但本月发表的一系列研究表明，这个提议可能有多复杂。
“火山爆发会释放二氧化硫。它的成本相对便宜且相对常见，因此它是太阳能地球工程的天然候选者，”Anthony Jones说，他是最近发表在《自然通讯》上的一篇关于该主题的研究的作者。“这基本上是模仿火山爆发，然后将浮质的注入延长到大气层中。”
二氧化硫是地球爆发后产生的巨大云层中常见的成分，当它进入大气层时，它会膨胀并与其他化学物质——包括水——反应，形成浮质颗粒，这些颗粒可以将阳光反射回太空，从而使下方的地球降温。
在他们最近的研究中，琼斯和他的同事们研究了如果仅向南半球或北半球注入硫酸盐浮质会发生什么。当南半球接收到大气浮质的注入时，他们的模型显示大西洋热带风暴的频率增加。另一方面，非洲部分地区（特别是萨赫勒地区）的干旱有所减少。当他们模拟向北半球注入浮质时，他们看到大西洋的飓风减少了，但在萨赫勒地区的干旱却更加严重。
对琼斯来说，这种权衡突显了如果我们试图在现实世界中进行地球工程，将会有多大的风险。地球工程已经成为全球气候对话中一个越来越受欢迎的话题，但这不是可以轻易或单方面进行的。
“它已成为气候议程的重要组成部分，但缺乏监管或治理，”琼斯说。“国家可能为了实现自身的气候目标而开始进行地球工程，而不考虑他国的担忧，这确实令人担忧。”
太平洋西北国家实验室的气候科学家 Ben Kravitz（他并未参与琼斯的研究）赞赏该研究不仅关注了更广泛的影响，还关注了更具体的区域性结果。
“在许多地球工程研究中，我们关注温度和降水，”Kravitz说。“但我不知道有多少人走出家门时会想‘今年的全球平均气温是多少？’飓风非常重要，它们影响着许多人。”
Kravitz也在研究向大气中注入浮质将如何改变气候。上周发表在《地球物理研究杂志：大气》上的一系列论文中，Kravitz和合著者引入了一个新的计算机模型，让他们能够精确地确定应该在哪里注入浮质，以及注入多少，以达到设定的降温目标。
“这个社区已经做了很多工作来回答这个问题：如果我们进行地球工程，会发生什么？”Kravitz说。“但这并不是一个真正定义明确的问题。地球工程会根据你的操作方式产生很多不同的结果。你把浮质放在哪里，放多少，什么类型。我们做的是将这些问题颠倒过来，说，让我们选择一些目标，看看是否能通过平流层浮质注入来达到它们。”
利用该模型，他们发现，在最坏的情况下（如果我们继续燃烧化石燃料，一切照旧），他们可以通过在全球范围内沿着一条经线注入浮质到空气中，并间隔四个点来稳定世界温度。一个算法帮助确定每年在每个点上应该注入多少二氧化硫，以维持较低的温度，并平衡赤道和两极之间的降温差异。（在地球工程模型中，赤道降温速度往往比两极快。）
Kravitz迅速指出，这仅仅是收集更多信息的第一步，而不是应对气候危机的简单方法。在他和他的同事们概述的场景中，为了维持较低的温度，世界每年最终需要向空气中注入数百万吨的二氧化硫，而该模型并未立即考虑到地球工程可能如何影响极端事件，如飓风或热浪，更不用说对粮食安全、水资源短缺或发电等次级影响了。
研究人员、公众和政策制定者都对了解更多潜在风险感兴趣，尤其是在权衡这些风险与不断加剧的全球变化威胁——如海平面上升、气温升高和海洋酸化等——时。政府正在积极地将地球工程视为未来气候工具箱中的又一个潜在工具。上周，科学家们在国会就地球工程研究的最新进展回答了提问。
“我们正在走的路，其温度将远远超过我们想要的地球温度，并且存在巨大的风险，”琼斯说。“自《巴黎协定》以来，这个问题一直备受关注。人们正在认真对待温度目标（将升温限制在比工业化前水平高1.5摄氏度以内）。”
但这里有一个重要的注意事项。即使气候科学家们进行了所有可能的研究，政策制定者也权衡了利弊并共同决定地球工程值得冒这个风险，它仍然不会是一个永久的解决方案。
“这不是万能药。地球工程不是气候变化的解决方案，”Kravitz说。相反，我们最好的期望是它能为我们在为时已晚之前阻止一些温室气体进入大气层提供机会。“这是一种潜在的、临时的措施，可以为我们争取时间，以便我们能够开始减排工作。”
但正如琼斯指出的那样，这将是一种影响全世界的临时措施——有时会以非常不同的方式影响。如果我们为了更低的温度而可能导致更多飓风袭击墨西哥湾沿岸，或导致本已脆弱的地区面临更多干旱，那么我们都想确保我们清楚自己正在做什么。
