高空气球任务将研究一种有争议的降低全球温度的方法。
根据英国气象局的数据，2021年，地球达到了一个暗淡的里程碑:大气中二氧化碳（CO2）的浓度达到了前工业化时代的150％。为了防止气候变化的最坏影响，世界需要在2050年前将二氧化碳净排放量降至零。
但即使我们实现了这一目标，也不会直接遏制气温上升，因为二氧化碳减排对全球气温的影响还需要时间，而全球变暖的负面影响将持续数十年。但是我们还能做些什么来更快地降温呢？
哈佛大学的一个研究小组认为，通过调整地球上层大气的组成，有可能暂时降低全球气温。研究人员希望在今年夏天的平流层受控摄动实验（SCoPEx）中测试一些技术和理论的可行性。虽然这项工作已经被搁置，但研究小组仍然希望这项实验能在不久的将来进行。
地球热量的终极来源是太阳，它将地球白天的一面沐浴在源源不断的红外辐射中。其中约30％被大气层反射回太空，而其余的在白天使地球变暖，并在晚上辐射回太空。在前工业时代盛行的微妙平衡中，传入的热量完全被流失到太空中的热量所抵消，确保了全球平均温度保持不变。
如今的问题是，二氧化碳的排放破坏了这种平衡，因为它吸收了一些本应辐射回太空的热量，将其困在大气中。大气中二氧化碳越多，气温就越高。从长远来看，人类必须减少大气中二氧化碳的含量，以防止气候变化带来的最坏影响。但其他过程可以在短期内降低全球温度。
例如，火山爆发会将大量的尘埃颗粒喷射到大气的上层平流层，形成一个保护层，阻止太阳的一些热量到达地球表面。例如，1991年菲律宾皮纳图博火山爆发导致北半球的平均温度在随后的15个月里下降了约1华氏度（超过0。5摄氏度）。SCoPEx团队希望从这种喷发中吸取教训，向高层大气中注入粒子以降低温度。
其基本思想被称为平流层气溶胶注入（SAI），很简单。高空飞行的飞机或氦气球会向海拔12。4英里（20公里）或更高的平流层释放被称为气溶胶的微观颗粒，这比飞机通常飞行的高度要高得多。这些微粒会一直悬浮在空气中，它们太小了，从地面上很难辨别，像云一样，但又足够不透明，可以将一部分太阳能量反射回太空。
在模拟中，SAI似乎是一个可行的概念。2018年政府间气候变化专门委员会（IPCC）的一份报告发现，一架高空飞行的飞机可以沉积足够的气溶胶，以抵消当前的全球变暖水平。但气溶胶必须每隔几年补充一次，而且这种方法只解决了气候变化的一个症状，而不是解决其根本原因——温室效应。充其量，这只是一项权宜之计，在各国减少二氧化碳水平的同时应对气温上升。
到目前为止，对SAI的研究还停留在理论阶段，并辅以少量来自火山喷发的真实数据。SCoPEx希望在精心控制的条件下进行真实世界的测量，以便更好地校准计算机模型。“如果我们要为决策者提供关于这是否可行的有用信息，我们需要让我们的模型成为基础真相，”该项目的首席研究员、哈佛大学化学和化学生物学系的弗兰克·科奇告诉《波士顿环球报》。
火山主要喷出含硫化合物。但这些化合物不仅会使大气变冷，还会破坏保护我们免受有害紫外线辐射的地球臭氧层。因此SCoPEx团队正专注于一种危害较小的气溶胶——碳酸钙，换句话说，就是粉笔灰。研究人员希望它能在不伤害臭氧层的情况下产生所需的冷却效果。
实验规划
该团队希望部署一个大型的无人氦气球，它将类似于标准的气象气球。该团队会在气球上安装螺旋桨，将它控制在可操纵范围内。在瑞典航天公司的协助下，科学家们计划在瑞典基律纳附近发射气球。
第一次飞行暂定在明年，气球将不会向平流层释放任何物质。相反，它将上升到12。4英里的高度。在那里，研究小组将测试机动系统，并确保所有的科学仪器和通信功能能够正常使用。
如果测试成功，第二次飞行将在相同的高度释放2。2到4。4磅（1到2公斤）的碳酸钙。在释放过程中，气球会沿直线稳定移动，因此，气溶胶颗粒会形成一个约0。6英里（1公里）长的窄烟羽。根据SCoPEx网站的介绍，气球会穿过羽流返回，观测颗粒如何随着时间的推移而分散，以及它们对阳光的反射程度。
虽然SCoPEx的这次试飞对我们理解SAI很有价值，但我们更应该正确地看待这个项目。参与该项目的科学家之一、哈佛大学应用物理学教授大卫·基思（David Keith）此前告诉HowStuffWorks:“我们的目标不是改变气候，甚至不是观测颗粒是否能反射任何阳光。我们的目标很简单，就是改进我们关于气溶胶在平流层形成方式的模型。”
Keith说，在大规模的气溶胶释放之前，至少还需要十年的研究。每年可能需要向平流层注入约150万吨（140万公吨）的气溶胶。大约100架飞机需要持续地载重飞行到大约12英里（20公里）的高度。
SAI的争议
然而，SAI仍然存在很大争议。一个令人担忧的问题是，人类起初是通过向大气中排放温室气体造成了气候危机，那么人们如何确定向大气中排放气溶胶会使情况好转呢？尽管计算机模型显示SAI是安全的，但它仍然有可能产生无法预见的副作用。有一种可能性是，SAI可能会破坏天气模式。如果硫化物气溶胶被使用，作物会因接受的阳光量减少而受到伤害，同时导致臭氧层被破坏。
事实上，一些科学家对遵循SAI路线持谨慎态度。
康奈尔大学机械与航空航天工程高级副研究员兼高级讲师、加州理工学院计算与数学科学研究教授道格拉斯·麦克马丁（Douglas MacMartin）在接受《史密森尼》（Smithsonian）杂志采访时表示:“我们可能正在试图控制整个气候变化，这是一个相当可怕的想法。”IPCC在2018年的一场讨论中总结称，“综合的不确定性，包括技术成熟度、物理理解、潜在影响和治理挑战，限制了在不久的将来实施SRM的能力。”
但是Keith认为真正的危险在于一些特立独行的组织在没有SCoPEX预期得到的科学数据的情况下实施SAI。反对SAI研究的第二个主要理由是，那些本来就不愿减少二氧化碳排放的政府和企业，会因为SAI能够缓解环境问题，而有借口不对二氧化碳排放量设限。
这种情况可能会抵消SAI的任何潜在好处。即使SCoPEx任务成功，SAI完全实施，它也只是补充而不是取代二氧化碳减排。哈佛大学太阳能地球工程研究项目的常务董事莉齐·伯恩斯（Lizzie Burns）给出了一个生动的类比:“它就像止痛药。如果你需要手术，你服用止痛药，这并不意味着你不再需要手术。
BY: Andrew May
FY: Angelina Yang Gong
参考资料
2.天文学名词
本文由天文志愿文章组- Angelina Yang Gong翻译自文章作者Andrew May的作品,如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除.
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