对抗全球气候变暖

全球气候变暖所带来的灾害，已经多方面地影响到了我们的现实生活。面对日益严峻的全球气候变暖的威胁，科学家们提出了许多解决方法，各种奇招、怪招层出不穷。有人提出向太阳发射“宇宙

虽然有些计划仍然处于争议状态，但科学家们所做出的探索和努力是值得钦佩的。现在，让我们一起来了解一下科学家们的这些令人耳目一新的奇思妙想和惊世计划。

人造光合作用

在地球上安装“人造树”

运送方法：无

运作舞台和时间：不受地理位置限制，随时可以进行

预期效果：每年消除220亿吨温室气体

耗费资金：每吸收1吨二氧化碳耗费30美元

克拉乌斯・拉科涅尔的这个想法早在2003年就产生了。

他认为，解决电站排放的二氧化碳相对容易一些。可以使用碳捕存（CCS）等技术。而解决来自汽车和飞机等交通工具的尾气问题是一个现代技术文明的重大难题，直接从大气中吸收二氧化碳非常复杂。植物是地球上吸收二氧化碳的主要工具，可以利用光合作用来回收二氧化碳。

“人造树”的工作原理简单，很像植物的光合作用：它利用化学反应将空气中的二氧化碳吸收储存，但不能像植物那样释放氧气。

“人造树”顶部设有众多二氧化碳捕集器，单个捕集器一年就能吸收约25吨二氧化碳。捕集器中装有吸收二氧化碳的化学物质。每过一段时间，人们要通过化学反应将所吸收的二氧化碳提取出来，然后进行处理。

2004年，拉科涅尔参与组建了一家全球技术开发公司GRT。通过与该公司的合作探索，终于研制出“人造树”工作样机，并在2007年的样机试验中取得了成功，样机能够直接从大气中吸收二氧化碳，这使“人造树”技术方案大大地推进了一步。

拉科涅尔指出，利用“人造树”吸收二氧化碳的技术不受地理位置局限，可将这种技术装置放在西班牙或者加拿大的石油开采区域，以吸收来自泰国曼谷的汽车尾气。收集到的二氧化碳可用于当地的石油开采，也可放置在南非，用于扩大那里的石化产品原料生产。

然而，专家们对拉科涅尔利用“人造树”回收二氧化碳的方法提出了许多质疑。

第一，建造这样的“人造树”合算吗？实验中拉科涅尔只使用了3米高的“人造树”。每天最多可吸收50克的二氧化碳，开始阶段使用了氢氧化钠来吸收二氧化碳，后来使用了腐蚀成分较少的物质，但要从反应过的化学物质中提取二氧化碳，需要将其加热到900摄氏度，这就需要消耗很多能源。但拉科涅尔几乎没有说明这种技术的能源使用情况。

第二，拉科涅尔方案中对收集到的二氧化碳的处理讨论较少，这也是目前科学界在二氧化碳处理上争论的一个重点。虽然目前的方法很多，但具体实施起来都很复杂。从最简单的步骤看，“人造树”应安装在采油井或者化工厂附近，以便输送二氧化碳。但拉科涅尔认为，可将“人造树”安装在任何地方。

不过，拉科涅尔对自己的杰作却非常满意。他甚至认为，对于人类来说，地球上化石燃料远没有达到耗尽的程度，只是对其的使用和燃烧导致温室气体剧增，全球气候平衡被破坏了，如果解决了大气中二氧化碳回收问题，使用化石燃料带来的一系列环境问题就能迎刃而解了。

　 大气冷却剂

　　释放液硫热气球冷却大气

运送方法：热气球（数量100万个，直径120米，充入氦气）

运作舞台和时间：太空、中间层、同温层、对流层；10年

预期效果：使气温下降若干度

耗费资金：250亿美元

1991年，菲律宾皮纳图博火山爆发是上世纪规模最大的火山爆发之一。当时火山喷发出的1000万吨硫进入了地球大气层，结果次年全球平均气温下降了1.5摄氏度。

诺贝尔化学奖得主保罗・克鲁岑由此获得启发，并且提出，如果情况到了刻不容缓的地步，可通过人工方法向大气层注入上百万吨的硫，以此来应对全球气候变暖的问题。

保罗・克鲁岑认为只需用热气球将硫或硫化氢送入距离地面20多千米的大气层中即可。

从理论上说，这种办法是可行的。根据2000年美国劳伦斯・利弗莫尔实验室的研究人员作出的结论，如果地球表面所接收到的太阳光减少1.8％，就可以抵消由于大气层二氧化碳含量增加一倍而引起的气温上升。在成本方面，这一方案似乎也值得称赞。2006年，保罗・克鲁岑在《气候变迁》杂志上撰文指出，热气球运输方案预计耗资250亿关元，这与气温下降在环境方面和社会方面所带来的益处相比完全是值得的。

然而，这一方案的实施还存在不少困难。首先从技术上说，每个氦气热气球只能运载1吨的化学物质，整个计划每年就需要100万个热气球。更为重要的是，科学家还从未对在大气层中人为释放数百万吨含硫物质在物理、化学和气候方面所将产生的影响进行精确的评估。就短期而言，目前还没有人认真考虑过要在外层大气层大量释放液硫。但是，保罗・克鲁岑并未就此放弃，反而要求科学界对其方案共同加以完善，甚至一起制定实验方案，以便在时机成熟的时候进行大气测试。

拓展植树空间

　　让摩天大楼变成“垂直农场”

运送方法：无

运作舞台和时间：不受地理位置限制：15年

预期效果：每座“垂直农场”能为5万人提供饮食所需

耗费资金：每座“垂直农场”耗资2亿美元

现年67岁的美国哥伦比亚大学微生物学家迪克森・德斯波米尔认为，为了遏制全球气候变暖的趋势，人类需要培育出更多的森林，但综合各种因素考虑，未来我们很可能面临没有更多地方可以植树的难题。另外，随着地球人口的急剧增加，人们需要开辟新的耕地来养活增加的人口。然而，由于全球气候变暖导致海平面上升，未来可能有更多可耕种的土地将被淹没。德斯波米尔设想的“垂直农场”给解决这些难题带来了一条新的思路。

德斯波米尔表示，如今惟一能为吸收二氧化碳的树林腾出空间的方法，就是改变我们种地的方式，退耕还林。他设想出这样一幅图画：建一些摩天大楼似的“垂直农场”，每座农场有30层楼高，一边生产水果、蔬菜和谷物，一边产生清洁能源，净化污水。据德斯波米尔估计，每座“垂直农场”能为5万人提供饮食所需，约150幢此类建筑物便能使纽约市自给自足。利用现有的绿色建筑系统，“垂直农场”将能实现城市环境的净化。

他于2001年提出了这一概念，并与对建设“城市可持续农业发展中心”感兴趣的荷兰、阿拉伯联合酋长国等国的科学家和风险投资家签署了合作协议。目前，德斯波米尔正在同潜在投资者们讨论建设第一座垂直农场示范园一事。他估计，建筑师、工程师、农艺学家和城市规划者，需要用5～10年时间才能将高科技农业实验同最新建筑技术完美地结合起来。德斯波米尔相信，第一个垂直农场将在15年内建成。

一些科学家认为，“垂直农场”想要变成现实面临许多难题，首先就是缺乏实验资金，建设一个小而简单的垂直农场大概要2亿美元。

洋流“推进器”

人造大浮冰推动洋流循环

运送方法：8100座水泵平台

运作舞台和时间：北冰洋

预期效果：为洋流每秒增加100万立方米的水

耗费资金：500亿美元

假如全球气候灾难性变迁所引起的不是整个地球气温上升，而是欧洲地区气温急剧下降，那该如何是好？尽管可能性很小，然而能把热带海水的热量携带至中高纬度地区，从而减弱气候差异的大洋温盐环流一旦消失，这种情况还是有可能发生的。法国布列斯特海洋物理学实验室的埃尔雷・梅西耶提出：“大洋温盐环流的停止与气候向冰河期过渡有关。”为了消除这一可能出现的危险，加拿大阿尔伯特大学的研究人员彼得・弗林和周松建提出利用人造大浮冰给洋流循环助上一臂之力的设想。

大洋温盐环流的主要源头位于冰岛和格陵兰岛沿岸。在那里，每秒钟会有1300万～2000万立方米的冰冷海水由于含盐量高、比重大而沉入北冰洋底。彼得・弗林和周松建正是以此为理论依据，提出在北冰洋设置8700个带有水泵的平台，当冬季气温约为零下10摄氏度时，水泵将海水以气雾形式喷入空中，海水下落至海面时就会结冰。

人造薄冰层形成之后，水泵继续向冰层上加水，以提高冰层的厚度。彼得・弗林解释道：“我们通过计算发现，厚度为7.5米的冰层融化后，每秒可有100万立方米的海水沉入海底。”当春天到来时，水泵持续不断地朝冰层上洒水。人造冰层由于气温上升而融化。融化后的冰水同周围的海水相比，温度更低、含盐量更高、密度更大，因而会朝海底下沉。”

从理论上来说，这一计划完全行得通，只要海水能够像彼得・弗林和周松建所介绍的那样，在冰冻时保持足够的盐分。不然的话，冰层在春季融化时反而会降低海水的密度。从成本上来看，彼得・弗林和周松建的计划也无不妥之处。经济分析显示，这一计划预计耗资500亿美元。考虑到计划实施后可以得益的人数，这笔费用还是物有所值的。然而，问题就在于人造大浮冰是否真的能够“推动”与欧洲大陆沿岸的湾流相关联的回程暖流。正如埃尔雷・梅西耶解释道：“如果不能确定人造海流的流向，这一计划就毫无意义。然而，洋流周期长达上千年，目前的计算机还无法对时间跨度如此之大的变化进行模拟……”

地球也要防晒

为地球撑起“宇宙遮阳伞”

运送方法：2000万个运输舱，每个运输舱可容纳80万个遮光屏

运作舞台和时间：地球和太阳之间；50年

预期效果：使地球接受到的太阳光减少1.8％。从而减缓地球气温上升

耗费资金：7万亿美元

盛夏酷暑，人们常会撑起太阳伞以躲避毒辣的阳光……那么，是不是也可以撑起一把“宇宙遮阳伞”来保护我们的地球呢？美国亚利桑那大学的国际知名天文学教授罗杰・安吉尔首先提出了这一构思，并逐步加以修改和完善。

在美国国家航空航天局的帮助下，罗杰・安吉尔正在全力设计能够削弱太阳光线的防护装置，作为一种必要的应急手段来减缓地球气候变暖。现在，这一惊世骇俗的计划得到了切实的发展。

罗杰・安吉尔的计划非常巧妙，既不需要在太空建造复杂的装置，也不需要以月球为组装和发射基地，只需要在宇宙中布置大批重量极轻（只有1克左右）、带有自身定位系统的遮光屏。

这些遮光屏并不是随意布置在太空中的任何地方，而是分布于太阳和地球之间一个相当精确的地点――“拉格朗日点”上。“拉格朗日点”距离地球150万千米（相当于月地距离的4倍），太阳和地球相互的引力在这里正好处于平衡状态，位于此点上的物体始终能够保持在同太阳和地球相对“固定”的位置上。因此，只要通过良好的定位控制，防止外界因素的干扰，物体的位置就不会发生偏离。然而，如果遮光屏受到天体辐射带来的压力，就会偏离最佳的轨道，所以，罗杰・安吉尔所设想的遮光屏不是反光的，而是透明的。它能够对太阳光进行折射，使其从原来的入射方向偏离一定的角度。经折射后的太阳光不会射向地球，这样就能使地球所接受到的太阳光减少1.8％。罗杰・安吉尔认为，这一举措可以减缓由于大气中二氧化碳含量增加而引起的气温上升。

然而，如何把遮光屏运送到预定轨道上却是一件十分棘手的事。因为，计算表明，“宇宙太阳伞”需要至少16万亿个直径为60厘米的遮光屏，相当于2000万吨的重量。对此，罗杰・安吉尔的解决办法是利用电磁炮（利用强磁场抛射物体的装置）和离子推进器将每个重达1吨的运送舱（可容纳80万个遮光屏）送入太空轨道。

此项计划前后大概需时50年，预计费用可能高达数万亿美元，相当于这一时期内全世界生产总值的0.5％。

给海洋“施肥”

　　在海水中添加硫酸铁

运送方法：每年由100艘油轮在南半球海洋投放数十万吨硫酸铁

运作舞台和时间：太平洋部分地区和南半球；每年进行，尽早启动

预期效果：每年可消除10亿吨二氧化碳

耗费资金：不到1亿美元

“给我半船铁，我就能创造一个冰河期！”美国海洋学家约翰・马丁在1991年提出的这句名言如今听来依然如雷贯耳。当时，约翰・马丁刚刚揭开了高营养盐低叶绿素海域（HNLC）的秘密。这种缺乏浮游生物的“不毛之海”约占全球海域面积的20％，主要分布于南半球的海洋。

约翰・马丁认为，海水中铁元素的缺乏限制了浮游生物的生长。不用费太多脑筋就能想到，只需在海水中加入这种铁元素――在轮船的尾流中倒入成千上万吨的硫酸铁化合物，就能促进浮游藻类的大规模生长，然后藉此吸收大量的二氧化碳。

这就好比是利用常见而价廉的硫酸铁“肥料”让整个南大洋一夜成“林”。这也是德国阿尔弗雷德・魏格纳海洋研究所的科学家维克多・斯莫塔希克所竭力推崇的对抗全球气候变暖战略。

维克多・斯莫塔希克于2004年在南非沿岸领导了欧洲最为重要的“增肥”实验――欧洲铁增肥实验（Eifex）。他指出：“能够不采取这样的措施当然最好，但是气候变暖已经对人类构成了非常严重的威胁。根据我的计算，从现在起，依靠铁增肥技术每年可以从大气中消除10亿吨二氧化碳，大约相当于目前二氧化碳排放量的15％！而且，给海洋增肥非但不会引发生态危机，反而会提高海洋的物产能力，有利于渔业的发展。”

当然，对于铁增肥计划仍然存在不同意见。“关键问题不在于浮游生物的增加数量，而在于浮游生物沉入海底的数量。”同样曾多次组织增肥行动的美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的科学家肯・布斯勒表示，“海洋表面的浮游生物就好比是我们花园里的青草，春季生长时会储存二氧化碳，到了秋季枯萎时，则会重新释放二氧化碳。而那些死亡后沉入海底深处的浮游生物就像红杉那样，能够把二氧化碳储存上好几个世纪！然而，沉入海底深处的浮游生物在浮游生物总量中所占的比例少则1％，多则50％，变化极大。”而且，也有科学家指出，通过数周时间的增肥行动而获得的数据对于长期的大范围增肥计划没有什么参考价值。

另外，由于水生生物会在各海域间循环流动，南半球海洋的物产能力的提高最终是不是可能导致热带海洋物产能力的下降，这一点尚不得而知。如果出现这种情况，浮游生物总量最终并不会增加。最后，大部分研究人员对斯莫塔希克的观点并不认同，认为生态系统因浮游生物数量增加而发生不可预测的大规模紊乱，换来的可能只是微不足道的成果。

（摘自《科学生活》2007年10月号）