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平流层注入气溶胶的一个例子:皮纳图博火山喷发 精选

已有 3332 次阅读 2017-12-13 23:19 |系统分类:观点评述

皮纳图博火山: wiki https://en.wikipedia.org/wiki/Mount_Pinatubo

百度: https://baike.baidu.com/item/%E7%9A%AE%E7%BA%B3%E5%9B%BE%E5%8D%9A%E7%81%AB%E5%B1%B1/7946484?fr=aladdin

Trenberth和Dai(戴爱国,现纽约州立大学教授)GRL文章:www.cgd.ucar.edu/cas/adai/papers/TrenberthDai_GRL07.pdf

科学美国人关于火山和气候的科普文章:https://www.scientificamerican.com/article/how-do-volcanoes-affect-w/

有朋友讨论平流层注入气溶胶以延缓全球变暖的可能。其实,大自然已经给我们演示过一个很壮观的实验,只是由于人类的健忘,大多数人已经忘了这件事而已。这个由大地母亲Gaia向平流层注入气溶胶的实验,就是1991年6月15日发生在菲律宾吕宋岛的皮纳图博火山喷发 (Pinatubo eruption)。

据估计,这次火山喷发向平流层注入了20,000,000吨(两千万吨!)二氧化硫,并在1991到1993年间导致全球平均约0.5度的降温(https://pubs.usgs.gov/pinatubo/self/)。但平流层里的大气不是静止不动的空气,平流层内也有大气环流以及和对流层物质的交换(http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/1520-0477%281997%29078%3C1395%3ATLCOSA%3E2.0.CO%3B2)。这样气溶胶在平流层内的生命史其实很短,即使像皮纳图博火山喷发这样大规模的气溶胶注入,其降温效应也就1-2年左右。更进一步地,由于大气本身的热容量很小,而海洋的热容量很大而且在垂直方向有很强的混合,因此皮纳图博火山的短期降温效应只能到达海洋的极薄极薄的表层,对气候系统整体的影响甚微。事实上,从全球平均地表气温在1991年以后的趋势我们就可以清楚看到,这次火山喷发对长期趋势几乎毫无影响,更遑论延缓变暖。反过来也就是说,如果我们确实希望做到用平流层气溶胶来达到持续的降温0.5度的效果,我们至少需要在一定时间(或许10年-20年)之内,每隔两三年,人造一次皮纳图博火山喷发。我不知道这地球上人类的大多数会不会喜欢这样的方案。

但另一方面,皮纳图博火山的平流层气溶胶注入,立即产生两个负面效应:一是平流层臭氧的损耗(见wiki和百度链接),二是全球降水的减少和水循环的变弱(见Trenberth和戴爱国教授的GRL论文)。而气溶胶能导致干旱的结果,从气候动力学的原理来说,现在应该是常识。

前芝加哥大学教授,现牛津大学物理系教授Raymond T. Pirrehumbert 是备受尊敬的理论气候学家。他是美国国家研究理事会气候干预委员会的成员之一,他对气候干预(或者地球工程)的看法可供参考:

http://www.slate.com/articles/technology/future_tense/2016/01/jeff_goodell_and_raymond_t_pierrehumbert_take_questions_about_geoengineering.html




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2 赵建民 张骥

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