研究：平流层气溶胶注入比模型预测更具不可预测性和风险

研究警告平流层气溶胶注入比模型预测的更具不可预测性和风险

概览

为什么要提出 SAI

SAI 旨在模拟大型火山喷发（尤其是 1991 年的皮纳图博火山喷发）后出现的暂时的全球降温现象。那次喷发向平流层注入了二氧化硫，使全球气温在约两年的时间内下降了约 0.5 °C。此前的一些研究表明，与不受控制的气候变化所带来的更广泛经济影响相比，有意识地注入气溶胶可以以相对较低的年度成本减少变暖。Columbia 的这项研究探讨了在现实的运营和材料限制下，这一前景是否依然成立。

主要发现

• 材料行为：拟作为硫酸盐替代品的细微矿物颗粒（例如碳酸钙、二氧化钛或氧化铝）往往会在浓缩羽流中聚集成更大的团块。这些团聚体散射阳光的效率大大降低，而且从平流层沉降的速度更快。
• 工程难度：在大规模范围内防止或打破团聚体所需的压缩和分散系统将远远超出现有飞机的能力，这将大幅减少有效载荷并提高能源和成本需求。
• 供应链影响：在某些模拟情景中，规模长达数十年的 SAI 计划可能会消耗某些材料全球产量的大部分。该研究估计，一项旨在使升温速率减半的 15 年计划可能需要高达全球锆矿产量的 40%，并超过目前的工业金刚石产量。
• 经济和地缘政治风险：对特定矿物的巨大突然需求可能会推高价格，给工业部门带来压力，并使矿物供应链产生新的战略脆弱性。

运营和治理考量

固体气溶胶与硫酸盐气溶胶对比的影响

提出使用固体矿物气溶胶是为了避免硫酸盐注入的一些已知缺点，包括潜在的臭氧损耗。Columbia 的分析表明，使固体颗粒在模型中具有吸引力的特性（高反射率和低吸热性）在现实世界的分散和大气化学环境中可能无法保持。如果团聚体形成或无法在微米级范围内可靠地分散，矿物候选材料可能会失去其在模型中显示的优势。

结论与建议

该研究得出结论，SAI 面临着实质性的实际限制，而这些限制在理想化的气候模型模拟中往往不存在。关键建议包括：

1. 重点研究现实平流层羽流条件下的气溶胶微物理学，包括团聚动力学和辐射后果。
2. 开发和测试能够输送并维持目标粒径而不产生大型团聚体的分散技术。
3. 评估材料供应链以及对特定矿物的大规模需求可能产生的经济影响。
4. 建立国际治理框架以管理协调、部署标准和风险权衡，因为分散的活动可能会大大增加危害。