通過向高層大氣層添加一層粒子遮蔽地球可能有助于抵消全球變暖 - 但需要付出代價(jià)。

研究人員在8月8日的“ 自然”雜志網(wǎng)絡(luò)版上報(bào)告說，作物產(chǎn)量可能下降，因?yàn)樗麄冊(cè)趦纱尉薮蟮幕鹕奖l(fā)之后拍攝，這些火山爆發(fā)將高度阻擋陽光的硫顆粒射到云層之上并進(jìn)入地球的平流層。該研究首次使用現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)來評(píng)估這種“平流層面紗”地球工程的潛在后果。

向平流層添加稱為氣溶膠的微小顆粒，這種稱為太陽輻射管理的方法，已被提議作為減少入射太陽光以冷卻地球和緩解氣候變化的一種方法。一些研究人員認(rèn)為，這種冷卻以及氣溶膠散射的光可能對(duì)植物有益并提高作物產(chǎn)量。

但是，通過觀察1982年和1991年火山爆發(fā)后玉米，大豆，大米和小麥的收獲情況，科學(xué)家們確定這些硫酸鹽在這些火山爆發(fā)之后減少了總的入射太陽輻射，足以損害作物產(chǎn)量。

該小組還預(yù)測(cè)了2050 - 2069年太陽輻射管理可能如何影響作物。這些結(jié)果表明，由于日照減少，食物生產(chǎn)減少將完全抵消冷卻對(duì)作物的任何好處。

許多科學(xué)家對(duì)擬議的地球工程方案持懷疑態(tài)度，因?yàn)闈撛诘母弊饔迷诤艽蟪潭壬鲜俏粗摹Ｆ搅鲗託馊苣z減少了直射陽光到達(dá)地球表面的程度，但增加了到達(dá)地表的漫射光。以前的研究發(fā)現(xiàn)，漫射光的增強(qiáng)可以通過允許更多光線穿透樹冠并到達(dá)更多葉子來增加植物生長(zhǎng)。但這種調(diào)光對(duì)作物可食用產(chǎn)量的潛在影響尚未量化。

強(qiáng)大的火山爆發(fā)提供了關(guān)于大量平流層氣溶膠影響的唯一可能的真實(shí)數(shù)據(jù)。近幾十年來，只有兩次火山爆發(fā)強(qiáng)度足以將粒子射入地球的平流層 - 1982年墨西哥ElChichón爆發(fā)和1991年菲律賓皮納圖博火山爆發(fā)。“我們可以將它們作為一種自然實(shí)驗(yàn)，”研究合著者，加州大學(xué)伯克利分校農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Jon Proctor說。

從火山噴出的二氧化硫在平流層中轉(zhuǎn)化為硫酸鹽氣溶膠，并在那里停留了兩年。Proctor及其同事合成了從1979年到2009年收集的關(guān)于溫度，降雨量，云層覆蓋，平流層氣溶膠和基于衛(wèi)星的入射太陽輻射測(cè)量數(shù)據(jù)，以評(píng)估對(duì)糧食生產(chǎn)的總體影響。

在1991年皮納圖博火山噴發(fā)后的兩年內(nèi)，大氣中噴射了大約20兆噸的二氧化硫，這顆行星變暗了，地球表面的陽光減少了約2.5%。有益的冷卻和有害的變暗的組合總體上損害了作物。研究人員發(fā)現(xiàn)，玉米作物的全球平均產(chǎn)量下降了9.3%，而大豆，水稻和小麥作物的平均產(chǎn)量下降了約4.8%。在ElChichón噴發(fā)之后，效果大約有一半是有害的。

普羅克特說：“減少總光線造成的損害可以消除光線再分配帶來的好處。” “散射不值得。”

研究小組表示，這些研究結(jié)果并不意味著太陽輻射管理不應(yīng)成為緩解全球變暖的一種方式。一方面，農(nóng)民有可能轉(zhuǎn)向更能容忍陽光減少的不同種類的作物 - 盡管農(nóng)民已經(jīng)抵抗在溫度升高的情況下轉(zhuǎn)向更耐熱的作物，研究合著者，經(jīng)濟(jì)學(xué)家Solomon Hsiang說。 8月7日的新聞發(fā)布會(huì)上，加州大學(xué)伯克利分校。

但這項(xiàng)研究標(biāo)志著利用現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)了解這種地球工程戰(zhàn)略的潛在副作用的重要的第一步，Hsiang說。未來的研究也可能使用基于噴發(fā)的數(shù)據(jù)來研究太陽輻射管理如何影響其他生態(tài)系統(tǒng)，如珊瑚礁，甚至它如何影響人類健康或勞動(dòng)生產(chǎn)率。

斯坦福大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)家大衛(wèi)·洛貝爾說，結(jié)果很有意思。但他警告說，火山噴發(fā)無法告訴我們未來地球工程氣候可能發(fā)生的一切。“有增加CO的各種問題2中不只是溫度上升，”羅貝爾補(bǔ)充道。

Proctor表示，考慮到氣候變化的潛在嚴(yán)重后果，需要考慮風(fēng)險(xiǎn) - 風(fēng)險(xiǎn)權(quán)衡。“我們不希望對(duì)人類解決每一個(gè)問題的能力過于樂觀，”他說。“但我們確實(shí)希望探索可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。”