作者:程唯珈 来源: 中国科学报 发布时间:2019/7/25 8:41:03
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人造雪能否阻止南极冰盖坍塌

 

■本报见习记者 程唯珈

日前发表在《科学进展》上的一项研究登上了微博热搜,引发了网友几乎“一边倒”的否定和质疑。

原来,为遏制全球变暖的趋势,科学家提出了一种应对方法,即在南极洲西部喷撒数万亿吨人造雪。专家称这或许可以阻止脆弱的冰盖坍塌,并使世界各地的沿海城市免受海平面上升的影响。

回顾人类历史,诸如此类改造地球系统的工程设想并非个例,此次造雪工程饱受诟病究竟为何?对此,《中国科学报》邀请了相关专家进行解读。

试图阻止接地线继续后退

据报道,全球变暖已导致南极冰雪大量融化,南极西部冰盖强烈消融。

研究报告作者之一、德国波茨坦气候影响研究所教授Anders Levermann介绍,南极西部冰盖是海平面上升危机的重灾区。如今沿海冰川阻挡了一些内部冰雪融化,但它们仍在被升温的海水侵蚀。一旦南极西部冰盖崩溃,海平面将全面上升,纽约、汉堡等沿海城市将被淹没。

尽管停止燃烧化石燃料仍是应对气候危机和海平面上升的关键,但截至目前,排放到大气中的温室气体可能已经注定了南极西部冰盖的消融。也就是说,无法通过停止或削减人为排放来阻止冰封区域加速消失。

为此,相关人员提出设想,使用1.2万个大功率风力涡轮机将海水泵到1500米高空。在那里,海水会被冻结成雪落到南极西部冰盖,待雪成冰后增加冰盖重量防止其进一步坍塌。通过计算机模型计算,科学家认为,通过10年时间,用上述方法在南极松岛冰川、思韦茨冰川周围造雪7.4万亿吨,就能使南极洲西部冰盖稳定下来。

这种设想是否有理论依据呢?在此不得不提到一个概念:接地线。

原来,由于南极大陆冰层足够厚实,大都会在海岸处形成冰架。其中,基岩、冰层与海水三者相接之处被称为“接地线”,它决定了冰川消退和垮塌的速度。

中国科学院西北生态环境资源研究院副研究员李传金告诉《中国科学报》,冰层“接地线”通常深入冰架沿岸,由于全球变暖的影响致使温暖的海水不断侵蚀、融化“接地线”处的冰层,导致“接地线”加速向南极大陆中心移动。“此次研究也是通过人造雪的方式,在冰川的后端增加一点重量将其压住,阻止‘接地线’继续后退,以此保持冰川的相对稳定。”

困难重重的造雪工程

“我们已经惊动了南极的巨人。”Levermann曾在接受媒体采访时表示,如果不对冰盖采取相应措施,可能会到达无法挽回的地步。然而,这项工程却遭到了包括中国科学家在内的各国科学家的质疑。

英国南极调查局地质物理学家Robert Larter就认为,这样一个地球工程计划即使切实可行,也是一种非常昂贵的方法。

“如此大面积作业、如此大量的人造冰雪,以达到对全球气候变化的某种程度的影响,包括海平面显著升降,不亚于人造一次小冰期的能量。该设想和制造永动机差不多。”在接受《中国科学报》采访时,自然资源部第二海洋研究所研究员王自磐评价说。

而在李传金看来,该计划倘若投入实施,无论理论还是技术上都会出现很多意想不到的问题。

首先是冰川运动的不确定性。冰川是一个塑性流体,尽管理论上可以压住冰川后端使“接地线”不产生后退,但同时也在顶部给其增加了重量,有可能会促使冰川加快运动,最终适得其反。

另一方面,虽然科学家改变了冰川条件,但并未考虑海水对冰架的顶力、海洋对冰川底部的掏蚀作用等影响,而这些都可能造成冰川更易崩塌。

而想让上万台风力涡轮机“吹水成雪”,实际操作更是困难重重。

“尽管技术上存在可能,但把水气泵到那么高的高度后,南极冰盖的动力下降风可能会进行干扰。动力下降风是从冰盖内部往外吹的,反而有可能将水汽直接吹向海洋,从而无法在内陆形成降雪。”李传金分析道。

“况且,让1.2万个大功率吹雪机运作的能源从哪里来?”李传金发出了疑问。相反,在把海水吹到高空变成雪的凝结过程中,将产生大量热量,导致冰川、海水加温。增加的融水可能增加冰川底部的滑动性,反而造成冰川流动速度更快。

此外,此项工程还可能产生一些包括大型噪音在内的污染,对南极生态系统产生巨大影响。“有可能造成的损失比科学家计算的结果超出很多。”李传金说。

后续影响可能比事件本身更大

纵观几十年间,为遏制全球变暖,科学家已提出许多有关地球工程的理论方案,但每个方案的实施都面临着各方面巨大挑战。

例如,通过向大气中排放硫酸盐的气溶胶,让其生成更多的云导致反射太阳辐射能力增强,从而造成到达地面的太阳辐射减少。但是同样,海洋将变得更酸,天空也会变得更暗,降雨模式可能会受影响,修复臭氧层的工作也将被减缓。

还有科学家建议往海里扔点铁。铁是海洋里浮游生物的营养物质,倘若浮游生物大量生长,即可吸收更多二氧化碳。然而,科学家在实验中发现,倾倒的铁屑确实引发了一场“海中盛宴”,却在沉底之前被一群甲壳类生物吞食干净。

李传金认为,地球工程有望降低或延缓全球变暖出现的潜在影响,使得地球更加适合人类居住,本身具有一定现实意义。“但不可否认,很多地球工程规模太大,造成的后续影响可能比这个事件本身更大。”他表示,任何一项地球工程都需要非常认真的理论推算、实际情况模拟等,包括一些仿真信息的内容都须研究到位,以期将可能出现的负面影响降到最低。

《中国科学报》 (2019-07-25 第4版 综合)
 
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