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Geoengineering alternatives do exist!

替代地球工程确实存在!

摘要:
毫无疑问,壁面全球变暖的最好方法是减少由我们人类活动引起的温室气体排放。但是世界经济沉迷于大量以化石能源为主的能源利用。随着经济和世界人口的剧增,能源的需求也随之急剧增加,短期以来,我们无法阻止化石能源的大量使用。
http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2013.12.032
一方面,寻求化石能源的替代方法是采用无碳排放的可再生能源、提高能源效率等,这些相关技术是长期的、昂贵的、具有挑战和困难的。另一方面,同时发展相关的解决方法,如聚变能技术,全球温室效应可望得到有效缓解。
地球工程学主要是太阳辐射管理的设计方案,该方案主要是通过改变地球表面的反射率,增加太阳短波辐射返回太空。如利用“太阳伞效应”减少进入地球表面太阳短波辐射从而达到冷却地球温度的效果。但基于此方案相关技术无法减少由于增加CO2排放造成的温室效应、大洋酸化、空中漂浮颗粒物增加等问题,指标而不治本。
本研究提出从科学和技术上可行的一些潜在非常规技术,通过增加地球表面的长波辐射换热,冷却地球表面,从而解决环境变暖的问题。提出了“大气热桥”、“气象学反应堆”的概念,采用非常规的太阳能热气流系统、超级热管、大气旋流发动机等新能源技术,增加地表暖湿空气的浮升力强化对流换热,向高空传递地面潜热和显热,利用夜间天空大气窗技术强化地球长波辐射。这些技术具有尺度大、零排放、无污染等特点。相应的高烟囱冷却塔技术则可以用于净化雾霾,处理过的洁净空气则直接紧贴地表排向环境空间,使人类免于雾霾、空气颗粒物的伤害。
研究人员建议,而不是太阳辐射管理地球辐射ļ
研究人员建议,而不是太阳辐射管理地球辐射ļ
Figure: the researchers propose mittigation by "Earth Radiation Management" instead of geoengineering by "Solar Radiation Management".

地球环境的大规模管理,亦称气候工程学试图冷却地球表面温度。IPCC_AR5WG1报告指出 http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_SPM_FINAL.pdf ,“太阳辐射管理方法”(SRM)是有争议的,会产生新的危机,并引发新的伦理问题和管理问题。
相反,我们提出的“地球辐射管理”(ERM)则主要是一种基于增强地球大气表面对流换热的技术。比如:对于我们人类所住的建筑物,如果冬天隔热失效,我们必须减小热桥效应。但事实上,相对于地球而言,温室气体是一个非常有效的保温系统,从而使地球表面的温度不断升高。因此,为什么不可以创造“大气热桥”以打破温室气体的保温效应呢?
“大气热桥”造成了一个从地球表面向外部大气空间传热的捷径,增加了大量的长波辐射,使地球表面的能量逃逸出去,从而冷却地球表面。我们提出了一些非常规的新能源技术以缓解地球表面温室效应,这些技术可以实现如下目标:零碳排放发电站,可以大幅度减少全球化石能源发电站;通过减少二氧化碳排放,逐渐减少和停止全球温室、大洋酸化和海平面上升等问题。
这些非常规的可再生能源利用方案并非乌托邦。
在美国德克萨斯和亚利桑那州,有两种技术(一个太阳能热气流发电技术以产生上升气流 http://tech.sina.com.cn/d/2008-07-04/07332303484.shtml
,和一个冷却塔技术以获得下降气流 http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_tower_(downdraft) )正在进入工业发展阶段。该技术已在二十年之前就已完成原型实验和测试。
在加拿大,第三种是“大气旋流发动机”技术,已经获得了必要的基金支持用以研究与开发 http://en.wikipedia.org/wiki/Vortex_engine
第四种“两相热管”是目前已广泛应用于工业的技术。大约有50万个热管用于阿拉斯加、蒙古、西伯利亚等地以解决永久冻土难题 http://zh.wikipedia.org/wiki/熱導管
第五种“大气窗口晴朗天空辐射冷却技术”可望快速、大规模发展,目前大量的材料和知识储备已经完成 http://zh.wikipedia.org/wiki/輻射冷卻 http://en.wikipedia.org/wiki/Radiative_cooling。哈佛大学一研究团队在PNAS上发表的文章,已经证明了该技术的可行性及其巨大回报 http://www.pnas.org/content/early/2014/02/26/1402036111.short
如果采用“太阳辐射管理”技术,这将会给我们子孙后代留下难以解决的难题,每年会花费大量的经费去维护该技术,这种情况将会维持大约100至200年。
相反,“地球辐射管理”技术则可以省钱、挣钱、促进经济增长、改善就业;到2040年将足以维持我们大约九十亿子孙在地球上生存。



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http://baike.sogou.com/v47463887.htm
http://www.wokeji.com/qyts/1_qykj/201311/t20131119_586768.shtml
http://tech.enorth.com.cn/system/2009/11/28/004293857.shtml + http://tech.enorth.com.cn/system/2009/11/28/004293857_01.shtml
http://discover.news.163.com/08/1218/13/4TETBEQA000125LI.html
http://www.mlr.gov.cn/wskt/wskt_bdqkt/201001/t20100108_702198.htm
http://www.ncsc.org.cn/article/yxcg/zlyj/201404/20140400000866.shtml http://www.qstheory.cn/kj/ywcz/201311/t20131119_292858.htm
http://baike.baidu.com/view/268368.htm


地球工程(geoengineering)
一些科學家認為如果應對氣候變遷的策略無法有效地實施或未來地球環境發生不可逆轉的惡化時,地球工程或將成為抑制全球暖化的最後一道防線
地球工程就是利用現代科技大規模地影響地球環境與氣候的工程學,可以考慮運用的地球工程策略五花八門,包括:
• 把數兆個遮光碟片射入太空,在地球運行軌道上空架設遮陽傘,減少輻射到地球的光線。
• 利用飛機或氣球把二氧化硫投射到平流層,產生硫酸鹽氣膠,造成如火山爆發般的效果,藉以反射陽光,遮蔽地球。
• 噴灑極細的海水水霧,形成低空雲層,含極細水滴的積雲比一般的雲層反射更多的光線。
• 提高地表的反照率,可用的方法包括:白色的屋頂和道路、反照率高的作物等。
• 對海洋施肥,把鐵或其他的養分加進海洋,促進海藻生長,捕捉二氧化碳,並讓死亡的藻類儲存在海底深處。
過去這些方法被認為是荒誕離奇,即使具備可操作性,也無可避免地充滿風險,未知的副作用可能造成極大的安全問題,但越來越多證據顯示氣候暖化的速度已遠遠超過人們想像,這些想法逐漸引起人們關注。

地表反射法
技术设想:其中最具代表的就是所谓的“白色屋顶法”,即将房屋的屋顶涂成白色,以反射太阳辐射并减少降温能源消耗的方法。还有一种类似的方法,主张在海洋或沙漠放置大量反光物,将阳光和热力反射到太空,以达到同样的目的。
报告评价:该方法未能充分考虑地域和气候差异,在一些地区这种技术非但完全无效,还会严重影响当地的气候。
在谈及上述技术可能带来的副作用时,谢泼德称:“迄今为止,在所有的地球工程学技术当中,还没有任何一种能完美地解决全球变暖问题,所有的技术 都伴有不可预知的风险。就目前来说,我们应该继续想方设法减少温室气体,而与此同时,该努力万一失败,我们也应有充分的准备。如果‘B计划’有成为我们未 来选择的可能,其对环境影响的研究目前就必须立即展开。如果无视该技术可能带来的副作用,或采取不负责任的态度忽视存在的问题,地球工程技术可能带来的灾 难性后果与全球变暖本身并无多大区别。我们必须防止这种现象的发生。”



温室效应已成为各国政府刻不容缓需要处理的问题。据香港明报报道,有著名科学家建议,各国应该积极研究用一些早前被唾弃的“怪招”,对付温室效应。科学家正考虑实施一些巨大工程缓解全球变暖,这些所谓的“地球工程”包括:发射反光板到太空挡走阳光、造云阻挡阳光、人工制造巨型“树木”,用以过滤二氧化碳、人造“火山”向空中释放硫化物用以反射阳光等,但不论环保界和主流科学界都认为,当前急务是防止出现温室效应及减少温室气体排放,对这些地球工程学,大规模改变地球环境以适应人类的研究的怪招都嗤之以鼻。
部分世界顶尖的科学家最近指出,这些建议其实有值得研究的价值,呼吁各国领袖及科学组织研究这些方法的可行性,以备万一地球真的需要紧急降温时能够采用。
美国华盛顿国家科学研究院院长奇切罗内便说﹕“我们应该以对待其它研究一样对待这些概念,并要有严肃处理的心态。”最近成功争取将另一名著名科学家的文章刊登。该名科学家是德国Max Planck化学研究所的克鲁岑,他凭验证工业气体如何破坏臭氧层而夺得1995年诺贝尔奖。他在文章中谈到将硫注入同温层,以阻挡阳光。
除了奇切罗内和克鲁岑外,其它著名科学家也提出类似想法。哥伦比亚的地球工程学先驱布勒克尔建议,在同温层散播数以百万吨计的二氧化硫,以阻挡阳光到达地球﹔另外,亦有人提出在海洋或沙漠放置大量反光物,将阳光和热力反射到太空。又有科学家建议,把大量铁质注射到海洋,以催生大量浮游植物,用作吸收大气中的二氧化碳。
有反对者担心,地球工程学的提倡者根本不知道这些方法会带来什么后遗症,因此应将焦点集中在预防温室效应上。他们建议减少使用 能源、发展其它能源和减少排放温室气体。对此,奇切罗内承认,地球工程学不是绝世良方,但当地球有一天遇上过热危机时,便可作急救之用。

人类社会经历了农业经济社会和工业经济社会后将进入知识经济时代,地质学也一样,它在经历了认识地质现象、索取自然资源两大阶段后,将进入对地球系统的管理和保护阶段。这样,地质学除了开展生产实践和科学研究外,还成了政府规划开支和制定政策的一部分。例如,德国在制定21世纪的最初15年的超大型研究计划时把它称为“地球工程(geotechnology)”,预算首笔经费5亿马克。
地球工程

地球工程
这个计划的宗旨是:“只有通过国际性的‘地球管理’才能实现我们保护地球、为后代人保持良好生存条件的责任。……该计划的研究目标是认识这些过程及其相互变化关系以及评估人类对于自然平衡和自然循环的影响,这些系统和过程的知识应该是‘地球管理’的未来发展方向的基础”。
Solar Chimneys, Vortex, Energy Towers
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