计划将微小的水滴射向天空会使地球降温 - 但不会对作物产生影响

计划将微小的水滴射向天空会使地球降温 - 但不会对作物产生影响

通过向大气层注入微小颗粒来冷却地球,正如皮纳图博火山1991年喷发(上图)所做的那样,在温暖的世界中可能无法帮助提高产量。

Jonathan Proctor和Solomon Hsiang
计划将微小的水滴射向天空会使地球降温 - 但不会对作物产生影响

随着气候的升温,一些科学家希望使用一种新技术来降温:地球工程。 一种方法是将微小颗粒喷射到大气中以散射太阳光。 这将使地球表面变凉,从理论上讲,它可以保护玉米等作物,随着温度的升高,这些作物的生产力会降低。 但是一项新的研究表明,由于温度较低,作物产量的任何增加都会在很大程度上被较暗的阳光所抵消。

科学家们早就知道,空气中的二氧化硫气体就像大火山爆发一样 - 当它与水蒸气反应形成光散射液滴时,可以短暂地冷却地球。 1991年菲律宾皮纳图博火山喷发后,还有证据表明它 。 这是因为光散射气溶胶可以漫射直射阳光,其强烈的光线通常只会撞击树木和其他高大植物的顶部。 但漫射的阳光可以到达所有树叶层,包括树冠下面的树叶。 加州大学伯克利分校的农业经济学家Jonathan Proctor表示,许多研究人员认为同样的效果可以提高农业产量。

为了估计地球工程可能对各种作物做些什么,Proctor和他的同事分析了两次火山事件后的全球农业记录:皮纳图博火山喷发和1982年墨西哥ElChichón喷发。 他们利用它们来指导未来的模型,人们在平流层注入足够的光散射气溶胶,以抵消2020年后的所有人体二氧化碳排放。

在2050年至2069年期间,地球工程平均将地球上的作物生长区域冷却了约0.88°C。 冷却推动玉米收成约6.3%。 但伴随着散射的阳光,除了更加分散之外,也略微暗淡。 研究人员发现它产生了相反的效果,产量减少了约5.3%。 最重要的是,由于云量和降水模式的细微变化,产量再下降0.2%。 总体而言, 对玉米,大豆,大米和小麦的 ,研究人员在今天的“ 自然”杂志在线报道。

加州大学伯克利分校的生物环境工程师丹尼斯·鲍多奇(Dennis Baldocchi)表示,漫反射太阳光(与直接相比)似乎不会对作物产量产生太大影响,这也许不足为奇。 与长寿树木不同,树木可以紧紧地堆积在森林中,遮盖了较低层的树叶,在其生命周期的大部分时间里,作物植物大多没有被邻居遮挡。

“这是一项重要且令人印象深刻的研究,对研究人员说,”哈佛大学气候经济学家格诺特瓦格纳说,他没有参与这项研究。 研究结果“是一个重要的提醒,即气候变化和太阳能地球工程都不会单独作用于温度。”他补充说,这项技术的其他影响,例如它如何因吸收二氧化碳而影响海洋酸化,值得进行大量研究。

Proctor表示,尽管该团队的研究结果在某种意义上令人失望,但该方法可以很容易地进行调整,以评估地球工程对其他经济部门(包括建筑业和医疗保健)的成本和收益。 “地球工程在减轻农业损害方面可能无效,但它仍然值得做,”他指出。 “此时,我们只是不知道。”