扭转全球变暖需要什么?

经过:乔纳森·斯特里克兰(Jonathan Strickland)

全球温度升高会带来许多后果。查看更多冰川图片。
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虽然一些科学家不同意人类行为有助于总体科学共识气候变化,对一个事实没有分歧:地球的平均表面温度正在上升。尽管地球上的某些地区正在经历冷却趋势,但自1800年代以来,总平均温度升高约0.74摄氏度[来源:国家气候数据中心]。气候学家认为,这种趋势将继续对我们和环境带来毁灭性的后果。

那怎么办?有没有办法减少甚至扭转变暖趋势?还是我们只能采取措施避免使情况恶化?

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这个消息还不错。人类可以采取一些措施来减慢,停止甚至扭转变暖趋势。这些措施从改变我们的行为,做出一些牺牲到似乎属于科幻小说领域的计划。

影响全球变暖的一种方法是减少温室气体排放。温室气体很重要。没有它们,地球就会迅速失去热量,我们知道这是不可能维持的生命。温室气体(包括水蒸气和二氧化碳)在低大气中吸收热量,并将其反射回地球。但是,根据2,000多名科学家的财团,政府间气候变化(IPCC)的说法,人类正在通过燃烧化石燃料的二氧化碳排放来增加温室气体的影响。

假设IPCC的结论是准确的,可以减少温室气体排放,并种植树木可以帮助减慢,最终逆转全球变暖趋势。环境吸收二氧化碳需要时间。目前,人类生产的二氧化碳比环境可以吸收的速度更快。由于各种原因,人类还在清理大量森林并没有帮助 - 这也降低了环境的吸收能力。

但是,即使我们要说服每个人都停止砍伐树木,开始重新砍伐地球,改用环保燃料和能源生产方法,并通常试图减少温室气体的排放,地球的温度也可以继续升高。完全停止温室气体排放的环境措施(如海平面和海洋表面温度),可能需要长达1000年NOAA]。此外,除了温室气体排放外,其他因素还会导致全球变暖。

毫无疑问,如果升温继续,这将给我们带来大问题。随着冰层在北极圈融化,海平面将上升。随着温度的升高,农民将看到农作物的产量降低。某些地区会更频繁地经历极端天气事件,例如热浪。而且,我们可能会更频繁地看到更大的飓风。但是,即使我们减少了温室气体排放,地球仍在保持变暖,我们该怎么办?

第一步可能是找到一种从大气中捕获碳并自己回收碳的方法,从而使大自然提高了。

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捕获和回收碳

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碳捕获和回收可以帮助我们扭转全球变暖趋势。
hemera/Thinkstock

减少大气中的碳量是逆转的重要组成部分全球暖化趋势。大自然有一个优雅的解决方案。植物吸收和大气和通过的二氧化碳光合作用将其转化为氧气和有机化合物。我们可以模仿自然并将碳从空中拔出吗?

2008年,国家科学基金会赞助了一个研讨会,科学家讨论了捕获和回收碳的可能性。这是一个崇高的目标。如果我们可以在大气中捕获碳并将其转换为燃料源,则可以创建一个循环系统。而不是开采地球对于燃料,我们可以将其从空中拉出。燃烧燃料会以二氧化碳将碳释放回大气中。但是随后我们只会捕获并再次转换。

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如果您将批判性思考应用于这种方法,您会发现我们面临的一些挑战使它成为现实。我们需要一种从大气中捕获碳的方法。我们需要一种将其转换为燃料的方法。而且,我们需要一种方法来为捕获和转化过程提供动力,这不需要我们开采更多的碳燃料,否则我们将简单地添加到现有的温室气体排放中。

要从大气中捕获碳,我们需要设计吸收剂。这些材料可以做到您的想法 - 它们吸收了像海绵一样的特定材料。研讨会的科学家得出结论,开始捕获碳的最佳地点是从点源 - 集中二氧化碳流的集中,诸如地热井或发电厂之类的东西。我们需要开发该技术,以将二氧化碳与其他气体分开以收集。

但这并不能解决我们人类生产的二氧化碳的一半以上。与工厂或井相比,我们从我们的房屋,车辆和企业中生产更多的二氧化碳[来源:Prakash等]。但是,由于我们没有像某些点源一样在稳定的流中产生二氧化碳,因此很难捕获。大气中的二氧化碳浓度约为百万分之385份 - 非常散布,很难捕获。

假设科学家能够开发该技术以捕获二氧化碳,下一步是将其转换为甲醇或二甲基醚等其他物质。这也很具有挑战性,因为二氧化碳是一个非常稳定的分子 - 它的抵抗变化。将其转换为其他东西需要能量。大自然使用太阳的力量。我们需要使用可再生能源来避免在大气中添加更多的碳。

正如我们需要更好的技术来捕获二氧化碳一样,我们也需要开发有效的方法将其转换为有用的东西。如果捕获或转换过程太昂贵或效率低下,那么支持它是没有意义的。研讨会科​​学家指出,我们目前的燃料基础设施将支持捕获的碳开发的燃料。这使他们的建议优于诸如氢之类的替代燃料,这将需要新的基础设施有效。

现在,让我们看一些听起来更像科幻小说而不是科学事实的解决方案。

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反映阳光

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用反光卫星在地球周围可以减少击中行星的光量。
光载/光盘/Thinkstock

地球的热量最终来自阳光,因此拟议的计划与全球变暖的努力集中在减少地球从中获得的热量太阳。这意味着找到一种重定向或阻止太阳的光线的方法。

这种需求促使了科学家和工程师的一些有趣的建议。其中一些听起来像科幻小说。一种方法将要求我们将反光表面放在地球周围的轨道上,以减少从太阳击中行星的能量量。

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2005年,天体物理学家格雷戈里·本福德(Gregory Benford)建议我们建造一个凹面镜头,并将其放在围绕地球的轨道上,以便减少从太阳撞到地球的光线。镜头的范围为1,000公里(621英里),并需要发动机使其保持与地球的适当对齐。

同年,另一项提案建议我们创建了一个反射颗粒或带反射表面的飞船的环,以阻断太阳的光线。该提案的价格高达:5000亿至200万亿美元,具体取决于该方法[来源:布里特]。

2006年的另一项提议来自亚利桑那大学的管家观测站的一位科学家罗杰·安吉尔(Roger Angel)。天使的想法是发射数万亿个圆形镜头来盘旋地球。他还建议使用电磁枪将镜片发射到位置[来源:克里斯滕森]。枪支将需要一个可再生能源来为其供电。从那时起,甚至越来越多的科学家提出了类似的方法,涉及将反射对象放入轨道上。

但是,并非每个建议都涉及将垃圾放入太空。另一个选择是改变海洋低空云的性质。通过与正确的混合物播种云,科学家可以使云层反射性更高。该计划中最好的部分是它涉及将海水喷入空气中 - 无需使用有害化学物质。国家大气研究中心的约翰·拉瑟姆(John Latham物理世界]。

在接受科学频道的采访时,加拿大政府的科学家和顾问戴维·基思(David Keith)警告不要过分依赖这些气候工程技术。并不是说这些技术可能无法正常工作 - 如果正确设计的话,它们应该起作用。基思心中的更大问题是,如果我们设计一个减少全球变暖的系统,我们可能不会诱使改变碳发射碳的生活方式。但是最终,问题只会再次累积,直到我们的快速修复不足以拯救我们,我们将回到Square One [来源:科学频道]。

逆转气候变化是人类有史以来面临的最大挑战之一。如果我们要扭转可能威胁到我们存在的趋势,我们必须做出技术,经济和政治考虑。

通过遵循下一页上的链接,了解有关气候变化以及我们能做什么的更多信息。

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更多的链接

  • Biello,David。“全球变暖的风险上升:扭转过程为时已晚?”科学美国人。2009年2月27日。(2010年8月2日)
  • 边缘。“扭转全球变暖。”科学频道。2009年9月3日。(2010年8月2日)http://science.discovery.com/videos/brink-interviews-reversing-global-warming.html
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  • 卡特利奇,爱德华。“云种子的船只可以打击气候变化。”物理世界。2008年9月4日。(2010年8月3日)http://physicsworld.com/cws/article/news/35693
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  • 桑德斯,伯尼。“全球变暖是可逆的。”国家。2007年12月10日。(2010年8月2日)

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