「遮天蔽日」的地球工程學或許能阻止氣候變暖，但無法阻止糧食產量下降

隨著氣候變暖，科學家們希望用一種新技術來冷卻地球表面：地球工程。其中一種方法是將微小的粒子（氣溶膠）噴射到大氣中以散射陽光。這將為地球表面降溫，並在理論上保護像玉米這樣的作物——隨著氣溫的過分升高，玉米的產量會下降。但是一項新的研究表明，雖然這種技術可以為地球帶來較低的溫度，但這也同時降低了陽光強度，從而使農作物產量的任何提高都被較暗的陽光所抵消。這項研究發表於8月8日的《自然》雜誌。

圖註：把氣溶膠散布到高層大氣中或許可以讓地球表面溫度下降，但無法籍此提高農作物產量

科學家們早就知道，空氣中的二氧化硫——比如從火山爆發中噴出的那些——在與水蒸氣相互作用形成光散射液滴時，可以短暫地冷卻地球。早在1991年菲律賓皮納圖博火山噴發時，就有證據表明當時全球植物對大氣中二氧化碳的吸收速率增加了（即植物的光合作用效率增加了）。這是因為，對於茂盛的森林，陽光通常只能照射到樹梢和其他高大的植物。但是，氣溶膠可以散射光線，從而讓這些向各個方向漫射的陽光覆蓋所有的樹葉層，包括樹冠下的葉子。論文的第一作者，加州大學伯克利分校的農業經濟學家喬納森·普羅克托(Jonathan Proctor)說，許多研究人員認為，這樣的效應會提高農業產量。

圖註：玉米的產量會隨著氣溫下降而有所增加，但前提是光照強度不變。

為了估計地球工程可能對多種農作物造成的實際影響，普羅克特和他的同事分析了兩次火山事件之後的全球農業記錄：1991年的皮納圖博火山爆發和1982年的墨西哥埃爾奇翁火山爆發。他們試圖用這項研究來指導未來的大氣模型，在這個模型中，人們向平流層注入足夠多的光散射氣溶膠，以抵消人類排放的溫室氣體導致的全球變暖——這個計劃可能在2020年左右就會開始實施。

結果表明，在未來的2050年至2069年期間，地球工程可以使地球上的農作物種植區平均降低0.88攝氏度。這種降溫效應應該可以將玉米收成提高約6.3%。但是氣溶膠的散射效應除了讓陽光更分散之外，也讓其整體稍微變暗了。研究人員發現，這種效果會讓農作物減產，產量將因此下降約5.3%。更重要的是，由於雲量和降水模式的微妙變化，又會讓總產量再降0.2%。所以總的來說，對於玉米，大豆，大米和小麥等作物，地球工程對其產量沒有明顯的提升。

加州大學伯克利分校的生物環境工程師丹尼斯·巴爾多奇(Dennis Baldocchi)表示，與接受陽光直射相比，漫射的陽光對作物產量沒有提升也在情理之中——他沒有參與這項研究。因為短壽命的農作物與長壽命的樹木生長方式不同：那些樹木可以在森林中被緊緊地壓在一起，並遮住較低的葉子層，因而陽光的散射會提高植物的光合作用效率；但農作物在其生命周期的大部分時間裡基本上不受鄰居的遮擋，所以陽光的散射對光合作用的效率就沒什麼提升了。

圖註：森林中的植物會相互堆疊遮擋，但農作物的種植卻不是這樣。

「這是一項重要而令人印象深刻的研究，我在這裡向研究人員致敬」，沒有參與這項研究的哈佛大學氣候經濟學家格諾特·瓦格納(Gernot Wagner)說。他表示，這些發現「是一個重要的提醒，即氣候變化和地球工程都不只是對溫度起作用。」這項技術可能造成的其他影響，例如吸收二氧化碳後的海洋可能因此酸化等，同樣值得研究，他補充道。

普羅克托表示，儘管該團隊的研究結果在某種意義上令人失望，但這種方法很容易被用來評估地球工程對其他經濟領域（包括建築業和醫療保健）的成本和收益所造成的影響。 「地球工程在減輕農業損失方面可能是無效的，但它可能仍然值得去做，」他指出。「在這一點上，我們還不能簡單地下結論。」

文章轉自 科學三葉蟲 微信公眾號

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