氣候變化是當(dāng)今全球面臨的重大挑戰(zhàn)之一。除了減排與適應(yīng)之外，地球工程作為一類(lèi)潛在的氣候干預(yù)手段日益受到關(guān)注。其中，太陽(yáng)輻射管理通過(guò)調(diào)節(jié)地球系統(tǒng)的輻射平衡以減緩增溫，主要包括平流層氣溶膠注入、海洋云亮化和高層卷云減薄三類(lèi)技術(shù)路徑?，F(xiàn)有研究多聚焦于單一太陽(yáng)輻射管理方案的全球效應(yīng)，而對(duì)不同方案在統(tǒng)一框架下區(qū)域水文響應(yīng)，尤其是對(duì)中國(guó)這一季風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、水資源分布極不均衡的區(qū)域的影響，仍缺乏系統(tǒng)評(píng)估。
近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院環(huán)境與生態(tài)研究院助理教授范遠(yuǎn)超團(tuán)隊(duì)與合作者利用挪威地球系統(tǒng)模式，在高排放情景背景下模擬了三種太陽(yáng)輻射管理方案實(shí)施后的氣候與水文響應(yīng)，并以中等減排情景作為輻射強(qiáng)迫控制的參照目標(biāo)，系統(tǒng)揭示了不同太陽(yáng)輻射管理方案對(duì)中國(guó)“南澇北旱”水文格局的潛在影響。
他們指出赤道位置平流層氣溶膠注入可能通過(guò)調(diào)節(jié)南北半球間及赤道北極間溫度梯度影響大氣環(huán)流，緩解中國(guó)長(zhǎng)期存在的南北水資源不平衡問(wèn)題，為統(tǒng)籌全球氣候干預(yù)策略與區(qū)域水安全提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》旗下期刊《通訊—地球與環(huán)境》。
研究發(fā)現(xiàn)，盡管三種太陽(yáng)輻射管理方案均能將全球升溫幅度有效控制在中等減排情景的相當(dāng)水平，但它們對(duì)中國(guó)區(qū)域水文氣候的影響呈現(xiàn)顯著差異。具體而言，平流層氣溶膠注入可能緩解中國(guó)“南澇北旱”格局，使北方年降水及地表徑流凈增加、南方凈減少；海洋云亮化工程則可能加劇南方洪澇風(fēng)險(xiǎn)；而高層卷云減薄與中等減排情景情景類(lèi)似，可能進(jìn)一步加劇北方干旱。
分析表明，赤道位置平流層氣溶膠注入通過(guò)減小南北半球和赤道–極地溫度梯度，引起大氣環(huán)流結(jié)構(gòu)調(diào)整和東亞夏季風(fēng)減弱，導(dǎo)致東亞副熱帶西風(fēng)急流北移、西太平洋副熱帶高相應(yīng)壓北抬，最終促使中國(guó)北方降水增加、南方減少。
該研究綜合比較了三類(lèi)太陽(yáng)輻射管理方案，以及中度減排情景對(duì)中國(guó)水資源的潛在影響，強(qiáng)調(diào)了未來(lái)氣候干預(yù)策略需統(tǒng)籌全球溫控目標(biāo)與區(qū)域水文效應(yīng)，要高度重視不同方法的差異化風(fēng)險(xiǎn)。
作為目前研究最充分的地球工程方案之一，赤道平流層氣溶膠注入不僅有助于快速緩解全球變暖、為深度減排爭(zhēng)取關(guān)鍵窗口期，還可能為中國(guó)水資源管理提供更可持續(xù)的水文環(huán)境。
研究人員強(qiáng)調(diào)，平流層氣溶膠注入等氣候干預(yù)手段絕不能替代根本性減排措施，因?yàn)樗任瘁槍?duì)氣候變化的成因采取行動(dòng)，也可能對(duì)地球系統(tǒng)其他組分帶來(lái)不可預(yù)見(jiàn)的影響。但作為國(guó)際前沿領(lǐng)域，通過(guò)地球系統(tǒng)模式理解地球工程的區(qū)域影響及其機(jī)制，將為人類(lèi)應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)提供重要的前瞻性科學(xué)依據(jù)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02708-0
編輯：李華山
