根據印第安納大學研究人員領導的一項研究，在大氣中散射太陽光反射粒子可以減緩南極洲西部的快速融化，並降低災難性海平面上升的風險。這項研究是第一批研究氣候工程可能如何影響南極洲的研究之一，而它的發表正值科學家們對本世紀南極洲西部冰層加速融化的可能性發出警報之際。這項研究成果發表在《地球物理研究期刊》（Journal of Geophysical Research）期刊。

國際大學藝術與科學學院地球與大氣科學系助理研究科學家、該研究的第一作者保羅-戈達德（Paul Goddard）說：”即使世界實現了將全球變暖控制在比工業化前水平高1.5 攝氏度的宏偉目標–我們也還沒有走上正軌，接下來依然會看到海平面顯著上升。探索如何在太陽光被地球氣候系統吸收之前將其反射到太空中，可以幫助我們爭取更多的時間來應對氣候變化，避免或推遲氣候臨界點的出現，例如南極西部冰蓋的崩塌。”

研究人員比較了1990-2009 年間多個平流層氣溶膠注入（SAI）情境和無SAI 的中度排放情境下南極洲的淨積冰量與歷史水準。藍色表示冰積累淨增加，紅色表示淨減少。小點表示預計不會有重大變化的區域。SAI 情境和中度排放情境的比較時段為2050-2069 年。

情境縮寫： HIST（1990-2009 年的歷史日期）；SSP2-4.5（無SAI 的中度排放情境）；30N-ANN（每年北緯30°的SAI）；EQ-ANN（每年赤道的SAI）；30S -ANN（每年南緯30°的SAI）；全球+1.0 （每年北緯30°、北緯15°、南緯15°、南緯30°的SAI），極地+1.0 （北緯60°、南緯60°在北方春季和南方春季的SAI）。資料來源：印第安納大學

除戈達德外，論文的共同作者還包括印第安納大學地球和大氣科學助理教授本-克拉維茨、康乃爾大學的道格拉斯-麥克馬丁和達尼埃萊-維信尼、美國國家海洋和大氣管理局的埃娃-貝德納茲以及美國國家大氣研究中心的沃克-李。

平流層氣溶膠注入

這項研究探討了一種稱為平流層氣溶膠注入的氣候工程，即透過機群向平流層釋放大量微小硫滴，作為控制全球氣溫的建議方法。

這種方法模仿了大型火山嚮高層大氣噴射大量微粒時的情形，並產生了可持續數月至數年的降溫效應。最近，白宮在一份報告中討論了這一方法，該報告概述了平流層氣溶膠注入和海洋雲層增亮的潛在研究計劃，這是另一項擬議的地球降溫策略。

有記錄以來最熱的年份中有10 個發生在過去14 年。其中包括2023 年，該年有望取代2016 年成為有記錄以來最熱的年份。在全球氣溫飆升的同時，世界各地也出現了前所未有的熱浪、野火、山洪暴發和其他與氣候相關的影響。

保羅-戈達德。資料來源：印第安納大學

電腦模擬

在研究中，印第安納大學的研究人員和合作者利用高性能電腦和全球氣候模型模擬了不同的平流層氣溶膠注入方案，確定了最有可能減緩南極冰層流失的冷卻策略。為這項研究進行的部分數據分析是在國際大學資訊技術服務部的大型記憶體電腦集群”碳酸鹽”上進行的。

戈達德說：”在哪裡釋放氣溶膠非常重要，這會對氣候產生不同的影響。在這種情況下，我們發現，在熱帶和亞熱帶的多個緯度釋放平流層氣溶膠，在南半球釋放更大比例的氣溶膠，是保護南極洲陸地冰層的最佳策略，因為這有助於讓溫暖的海水遠離冰架。”

本-克拉維茨。資料來源：印第安納大學

不同的情景和發現

研究人員模擬了11 種不同的平流層氣溶膠注入情境。三種情況跨越多個緯度–被認為是最有可能實施平流層氣溶膠注入的方法–溫度目標分別為比工業化前水平高1.5、1 和0.5 攝氏度。模擬從2035 年開始，一直持續到2070 年，其中包括不注入平流層氣溶膠的中度排放情景，作為關鍵的比較點。

戈達德說，雖然在多個緯度注入平流層氣溶膠的模擬情境顯示出南極冰損失的好處，但要量化融化率的變化還需要進一步研究。

值得注意的是，由於盛行風向南移動將溫暖的海水引向冰架，幾種單一緯度的注入方案實際上加速了南極冰的流失。

戈達德說：”如果我們要設計氣候，如何設計真的很重要。例如，與平流層氣溶膠注入有關的一些風險包括區域降水模式的變化和”終止衝擊”的可能性，即如果長達數十年的處理中斷，全球氣溫會迅速回升到平流層氣溶膠注入前的水平。”

擴大對地球工程的認識

克拉維茲說，隨著氣候變遷的影響日益突出，人們正在更廣泛地討論這個概念：『如果有一天社會決定要實施地球工程，我們需要更好地了解我們知道什麼，不知道什麼。我們已經開始填補一些關於太陽輻射管理的風險和區域影響的知識空白，但還有更多的研究工作要做，然後才有人能說這是否是一個真正向前推進的好主意。對南極洲如此，對地球其他地區也是如此。”

參考文獻PB Goddard、B. Kravitz、DG MacMartin、D. Visioni、EM Bednarz 和WR Lee 於2023 年11 月15 日在地球物理研究雜誌上發表的”平流層氣溶膠注入可降低南極冰川流失的風險，取決於注入位置和數量”

doi: 10.1029/2023jd039434

編譯來源：ScitechDaily