调低太阳亮度或引发全球混乱：现实限制令太阳地球工程风险远超模型预测

为什么“调暗太阳”的理念已从边缘话题走向头版辩论

将颗粒物喷射到平流层高空以反射阳光——这一系列被称为太阳地球工程（solar geoengineering）或太阳辐射管理的平衡技术——长期以来一直被作为一种快速冷却地球的理论性权宜之计进行讨论。这一构思借鉴了自然界：大型火山喷发会将硫酸盐气溶胶注入平流层，并曾导致全球气温在几年内暂时下降。这种表面的简单性使得平流层气溶胶注入（SAI）成为担心变暖过快的政策制定者和科学家的一个诱人选项。

但模型往往假设一个完美的世界

大多数关于 SAI 的气候模型研究都假设了一个理想化的操作：颗粒大小完美，在精确的地点、精确的高度注入，并年复一年地维持。哥伦比亚大学团队于 2025 年 10 月发表在 Scientific Reports 上的新研究认为，这些假设忽略了大量棘手的现实世界约束。当材料、制造、运输、分散和政治等细节被纳入考虑时，可能结果的范围就会扩大——并可能以动摇社会和生态系统稳定的方式出现。

从纳米到国家：研究人员指出的实际障碍

• 颗粒物理学至关重要。 为了在不引起多余热量或化学副作用的情况下有效地散射阳光，SAI 颗粒通常需要极小（亚微米级）且具有特定的光学特性。许多候选矿物在储存和分散过程中往往会团聚，形成更大的聚集体，从而导致散射光效果不佳且行为不可预测。
• 材料限制与经济性。 从二氧化钛到立方氧化锆，甚至理论方案中的钻石粉末，一些提议的硫酸盐替代品在纸面上看起来很有吸引力，但在所需的规模上却很稀缺或昂贵。该团队发现，原则上只有少数几种材料（例如碳酸钙和 α-氧化铝）储量足够丰富，且两者都面临着各自的分散挑战和环境未知数。
• 注入物流改变了物理特性。 高度、纬度、经度、季节和注入速率都会影响颗粒的寿命以及通过 Brewer-Dobson circulation 的传输。气溶胶释放地点和时间的微小变化都可能改变区域降雨、季风行为和臭氧化学——如果部署没有得到严密协调，这些结果将难以控制。

为什么“混乱”不仅仅是修辞

该论文直白地警告称，调暗太阳可能会“引发全球混乱”，这反映了工程上的不确定性和地缘政治的碎片化如何结合并产生级联效应。尺寸不当或聚集的颗粒可能会削弱预期的降温效果，或者在部分大气层中产生意外的升温。具有纬度偏差的部署可能会扰乱数亿人赖以获取粮食和水的季风降雨。臭氧化学对平流层的变化非常敏感，一些规避了某种风险的策略可能会放大另一种风险。

在政治方面，不均衡的收益和损害增加了外交摩擦的可能性。如果一组国家选择了能冷却其区域但给另一区域农业带来压力的部署方式，那么关于责任和补偿的争端极有可能发生。意外、单方面或军民两用部署的风险——特别是在一个存在战略竞争的世界中——加剧了这种不确定性。

还有“终止问题”

专家们长期以来一直警告所谓的“termination shock”（终止冲击）：如果一个长期的 SAI 计划突然停止，掩盖效应将消失，而温室气体依然存在，从而导致气温快速且可能是灾难性的飙升。这种前景使 SAI 从一个临时补丁变成了一个潜在的长期承诺：一旦开始，无限期地持续下去可能更安全，尽管这在政治和技术上都充满挑战。

这对政策和研究意味着什么

Columbia 的研究并非认为每种形式的 SAI 都是不可能的。相反，它强调了目前已发表的大多数模型文献都低估了现实世界的约束。这有两个实际影响：

替代方案——以及一个明确的警告

至关重要的是，太阳地球工程并不能消除温室气体或阻止海洋酸化。许多气候专家和组织认为，它绝不能替代快速减排和碳移除。Columbia 团队的研究强化了这一警告，展示了工程局限和政治碎片化如何将一个完美的气候模型变成现实世界中带有不可预测社会和生态后果的难题。

对于政策制定者来说，结论是生硬的：在模拟中，SAI 可能看起来既便宜又快速，但在现实世界中使其安全运行是一个比许多论文假设的要复杂得多——也危险得多——的工程和外交问题。技术“速效药”的诱惑不应掩盖一个基本事实：摆脱气候风险最安全的路径仍然是通过深度减排、对移除技术的谨慎投资以及能够管理全球公地的多边机构。