自2019年9月以來,氣候幹預生物學工作組(一個由國際公認的氣候科學和生態學專傢組成的團隊)每個月都會遠程聚集在一起,就這個問題以及通過將一部分太陽輻射從地球上反射出去而使地球冷卻的後果進行科學分析--這種氣候幹預策略被稱為太陽輻射修正(SRM)。
該小組的開創性論文 "通過反射太陽光來冷卻地球的氣候幹預的潛在生態影響",最近發表在《美國國傢科學院院刊》(PNAS)上。
“參加這個工作組讓我大開眼界,”共同作者 Peter Groffman說,他是紐約市立大學研究生中心高級科學研究中心和凱裡生態系統研究學院的生態系統生態學傢。“我沒有意識到對氣候幹預的建模已經如此先進,我認為氣候建模者沒有意識到被影響的生態系統的復雜性。這有力地提醒瞭環境科學中復雜問題需要多學科分析的重要性。”
該跨學科團隊由密歇根州立大學綜合生物學系和生態學、進化和行為學項目的社區生態學傢和副教授Phoebe Zarnetske,以及石溪大學生態學和進化系的傑出教授生態學傢Jessica Gurevitch共同領導。
Gurevitch和氣候科學傢Alan Robock(羅格斯大學環境科學系傑出教授)之間的對話催生瞭這個先鋒小組,該小組比大多數人更清楚地球大氣層的地球工程不僅僅是一個科幻場景。
Zarnetske說:“關於氣候幹預對生態學的影響,我們的知識很匱乏。作為科學傢,我們需要瞭解和預測它可能對自然界產生的積極和消極影響,確定關鍵的知識差距,並開始預測如果未來采用它可能對陸地、海洋和淡水物種和生態系統產生什麼影響。”
將太陽的熱量反射回太空所需的成本和技術目前比其他氣候幹預想法更容易實現。工作組預計,他們的熱烈討論和公開發表的論文將鼓勵對稱為太陽輻射修正的氣候幹預戰略進行科學調查,同時減少溫室氣體排放,將影響自然界。
全地球范圍內的SRM努力的可行性取決於地球工程模型相互比較項目(GeoMIP)完善的計算機模擬對其各種結果的準確預測。PNAS的論文為擴大GeoMIP的范圍以包括地球生態系統不可思議的范圍和多樣性奠定瞭基礎。
Gurevitch解釋說:“雖然氣候模型在預測各種地球工程方案的氣候結果方面已經相當先進,但我們對這些方案對物種和自然系統可能存在的風險瞭解甚少。在SRM下,物種滅絕、物種群落變化以及生物體需要遷移以生存的風險是否比氣候變化的風險更大,或者SRM是否減少瞭氣候變化造成的風險?”
“大多數GeoMIP模型隻模擬非生物變量,但所有受氣候影響並依賴太陽能量的生物呢?” Zarnetske補充道。“我們需要更好地瞭解SRM對從土壤微生物到帝王蝶遷徙到海洋系統的一切可能的影響。”
Zarnetske的空間和群落生態學實驗室(SpaCE實驗室)專門預測生態群落如何在從微觀到全球的范圍內對氣候變化做出反應,這使得它在協助工作組闡明未來SRM方案的重要數據方面具有獨特的優勢,例如平流層氣溶膠幹預(SAI),這是本文的重點。
SAI將通過把陽光反射回太空來減少一些太陽的入射輻射,類似於大火山爆發後的情況。理論上,它將有可能不斷地補充雲層,並控制其厚度和位置,以達到理想的目標溫度。但這篇論文揭示瞭在不同的SAI情景下,生態系統功能和氣候之間的級聯關系的復雜性研究不足。事實上,他們認為,無論是否采用SRM,緩解氣候變化的工作都必須繼續進行,而且問題是,除瞭去碳化的努力之外,一些或任何SRM是否能夠帶來好處。
Zarnetske說:“盡管SAI可能將地球表面冷卻到全球溫度目標,但冷卻可能是不均勻的,影響許多生態系統功能和生物多樣性。降雨量和地表紫外線輻射會發生變化,SAI會增加酸雨,不會緩解海洋酸化。”
換句話說,SRM不是解決氣候變化問題的“靈丹妙藥”。在工作組的努力激發出對不同氣候幹預方案的影響的新研究之前,SRM更類似於一種無根據的瞎猜。
“我們希望這篇論文能引發對這個問題的更多關註,以及氣候科學和生態學領域的科學傢之間更多的合作,”Gurevitch補充道。
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