科学家奇思妙想——给地球“退烧”
2013年8月2日
     近日滚滚热浪灼烧我国多个省市,罕见高温让人备受煎熬,同时也让人困惑,现在的城市为什么这么热?而且越来越热!自然资源保护委员会预测,到2099年,美国最大的40个城市每年夏天将平均遭受近7周的极端高温天气,是现在的8倍之多。科学家们一直致力于研究各种各样的变暖解决方案和应对措施,虽然看上去怪招迭出,但基本方向不外乎以下三种:给天空抹“防晒霜”、给城市装“空调”、给房子打“阳伞”。

  涂抹“空中防晒霜”

  英国科学家日前提出了一个大胆设想,他们认为可通过向平流层喷洒足够的二氧化钛来反射太阳光,从而达到为地球降温的目的,这么做能够有效抵消因全球变暖而导致的各种不利气候因素。

  据悉,二氧化钛目前广泛用于生产防晒霜,无毒性,对人体无害,能够有效反射太阳光的直射,并且其性质稳定,具有良好的遮盖能力,如若喷洒在平流层能够长期发挥作用。英国科学家提出,可利用高空气球将这一化学物质带入到平流层,然后进行释放,一旦二氧化钛均匀分布在地球平流层之后,能够有效反射太阳光,从而为地球降温。

  英国咨询公司戴维森科技的总裁、化学工程学家彼得·戴维森是这个项目的负责人,他介绍称,只需要往地球平流层运送300万吨的二氧化钛,就能够在地球平流层形成一层厚度为1毫米的保护层,而它能够起到的作用却是巨大的——足够抵消两倍当前大气中二氧化碳含量所导致的温室效应。

  戴维森表示,这项地球改造工程的灵感来自于1991年菲律宾皮纳图博火山的爆发。当时,那次火山爆发共造成2000万吨二氧化硫进入地球的平流层,之后这些化学物质在平流层形成了一层硫酸层,致使地球温度在接下来的两年时间里降低了约1摄氏度。不过,考虑到硫酸会降解臭氧层,并且降落到地表之后有可能会引发干旱,并且其本身就对人体有害,因而并不适合用于改造地球。然而,二氧化钛就不一样了,首先它是无毒性的,并且其性质稳定,具有良好的遮盖能力,它反射太阳光的能力也更为有效。

  不过,美国杜克大学的环境科学家杰克逊表示,在风险评估方面还是需要更加谨慎小心。他称,历史已经表明,“每次科学家向大气层注入化学物质的时候,其所产生的化学效应都是未知的”。例如,在20世纪,含氯氟烃曾被广泛用于制作冰箱的制冷剂,这类化学物质也由此进入了地球大气层。但是随后的科学研究表明,它会对臭氧层起到分解作用,因而从1996年1月1日起,含氯氟烃化合物开始正式被禁止生产。

  打造纯天然“空调”

  改变地球总体热度有些难度,但一城一市的降温还是可以做得到的,有些甚至不需要太高的科技含量。全世界最冷的首都城市搞起有关降温的地质工程试验,这听起来可不大靠谱。不过,蒙古国首都乌兰巴托尽管有着接近冰点的全年平均温度,却也有着遭受高温和致命空气污染双重折磨的严酷夏天。于是,政府不得不决定尝试一个新奇的怪招。这个怪招的根本宗旨是将冬天的温度“储存”在一个巨大的冰块中,等到夏季冰块融化时,不仅可以为城市降温,还能提供水源。2011年11月,工程师们开始在城市北部一块30公顷的土地上成片钻洞,并用水填满。冬天的时候,水会在地下结成约2米长的大棒冰,到了夏天则缓慢融化,为当地河流提供补给,滋养植物的生长,同时冷却吹向城市的热风。蒙古科学家利用人工制造积冰的方法打造这个巨大的冰块。在北方寒冷气候中,河流和泉水白天从冰层的裂缝渗透出来,到了晚上就会结成冰,日复一日,冰层会不断加厚。在普通湖面上,冰层达到一米就会将水与外部隔绝,但只要有压力使水渗透出来,冰层就会不断变厚。蒙古清新空气基金会乌兰巴托项目协调官驰慕德·额德妮·巴特尔说,“冰盾”项目实施非常有效,政府正打算在更大范围安装这种自然“空调”。她进一步表示,任何一个大陆性气候的城市都能用这种方法将清凉的休闲娱乐区建在城郊或直接将其融入市中心。“能源的节省量将是相当可观的。”

  给房子打“大阳伞”

  美国国家大气研究中心科学家西斯·奥尼逊认为城市的柏油路、沥青屋顶以及其他多种深色表面,都对城市散热极为不利。“白色物体会减少吸热,刷白屋顶意味着房间温度更低。”自2005年以来,加州就要求所有商业建筑的屋顶平台刷成白色。经过推算:改变世界100座最大城市屋顶的颜色,将相当于减少440亿吨二氧化碳排放量,这一数字与全球二氧化碳未来10年预计增加的排放总量大致相当,这一措施相当于给房子打一把“大阳伞”。

  希腊雅典大学的物理学家马特·桑塔瑞斯认为,对于高温而言,现成的控温手段空调也难辞其咎。我们不能继续依赖空调,它不仅助推了城市热岛效应,还增加了能源消耗。在夏季,当雅典的居民开始用空调之后,能源消耗量通常都会翻番。实验表明,热反射材料的屋顶可以减少建筑物内住户空调的使用,从而降低能耗、减少碳足迹。但要证明热反射材料确实能够改善城市微气候还颇有挑战,因为现有的证据大多来自大规模模拟实验。例如,一项2010年的模拟显示,如果在全世界所有城市的建筑屋顶都使用热反射材料,可使城市平均最高温度下降0.6摄氏度。在为数不多的真实案例中有一项,是在西班牙东南部温室的普及过程中,热反射塑料和玻璃取代了原来的灌木丛,令当地温度以每10年0.3摄氏度的速度下降。




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