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海洋雲增亮能否為地球降溫?

2025年11月19日
轉載自《對話地球》;文:凱瑟琳.厄爾利(《環境學家》前副主編);翻譯:YAN
「海洋雲增亮」是一種旨在提高雲層反射率、從而介入海洋氣候的地球工程手段。但科學家對其價值仍有分歧。

印尼中蘇拉威西省附近海域的日出景象。一些研究者認為,提高海洋雲層的反射率或有助於緩解全球暖化。圖片來源:Ethan Daniels / Alamy

有政府正將數以百萬計的資金投入一項頗具爭議的技術:海洋雲增亮(marine cloud brightening,簡稱MCB)。支持者認為,這項技術能透過增強海洋上空雲層的反射能力來為地球降溫。但它是否真的可行?又是否應該這樣做?

早在1990年,曼徹斯特大學的科學家就提出透過噴灑海水增強雲層反射率來為地球降溫的構想。與許多其他旨在調控地球溫度的理論一樣,這個想法始終存在爭議。

2025年初,一項實務研究在英國政府支持下啟動,準備對這項技術進行小規模海上試驗。

什麼是海洋雲增亮技術?

這個理論認為,海洋上空的雲層如果能反射更多陽光,或許可以降低全球平均氣溫,減緩或減輕全球暖化及連鎖效應。

基本原理是向低空海洋雲層「播灑」海水顆粒,讓雲層中的水滴縮小且數量增加。當等量的水分分散為更多小水滴時,其反射總面積增大,從而使雲層變得更加明亮。提升雲層反射率的具體方法有許多,例如透過船隻噴灑海水作為凝結核。

海洋雲增亮,指向低空雲層中噴灑海水,增加海鹽結晶數量使水蒸氣圍繞其凝結,從而提高雲層的反射能力。圖片來源:James Round / 對話地球

海洋雲增亮屬於太陽輻射管理(Solar Radiation Management,簡稱SRM)——也被稱為太陽能地球工程,這類技術都旨在透過反射原本會被地球吸收、加劇全球暖化的陽光,從而為地球降溫。

海洋雲增亮真的有助於應對氣候變遷?

目前科學家對太陽輻射管理的認知主要基於理論分析、氣候模式模擬、以及「船跡雲」(ship tracks)的觀測。

衛星影像中可見的「船跡雲」是以船舶廢氣中的氣溶膠為凝結核形成的雲團,而地球工程師想要刻意營造的正是雲團。有證據表明,這種雲確實可以透過反射效應產生冷卻效果,但聯合國環境規劃署2023年發布的太陽輻射管理研究綜述指出,海洋雲增亮能否在全球範圍內產生可檢測的降溫效果「尚不明確」。

氣候變遷本身也可能削弱海洋雲增亮的降溫效果。2024年發表在《自然氣候變遷》(Nature Climate Change)雜誌的一項研究發現,若在北太平洋部署該技術,當前條件下可降低美國西部出現極端高溫的相對風險。但到本世紀中葉,同樣的部署對極端高溫的緩解作用微乎其微,甚至可能因意外改變海洋環流而加劇高溫。

海洋雲增亮為何有爭議?

許多科學家和氣候活動人士認為,地球工程會分散人們對脫碳的關注。他們認為,如果政府和企業將地球工程視為可行方案,就會削減減碳力道。

全球逾500名學者正呼籲針對太陽能地球工程達成一項國際禁用協議,擔心這類技術可能影響天氣模式、農業生產以及糧食、水資源等基本需求的保障。他們認為,目前人類對這些影響所知甚少,甚至可能無法完全了解。

發起這項倡議的四位英國教授指出,任何「小規模」實驗都無法確定在全球持續部署這些技術會引發何種後果。他們指出,地球系統極為複雜,人類對它的認知仍存在諸多局限,而若這類干預措施需持續幾個世紀甚至更久,如此長的時間跨度會引發何種反應,目前仍是未知數。此外,即便全面部署此類技術,要完全了解其全部影響,可能也需要數十年的時間。

目前實際進行了哪些實驗?

目前唯一一次MCB實驗已在大堡礁進行,並由澳洲政府提供了部分資金。計畫負責人、南十字星大學(Southern Cross University )的丹尼爾.哈里森(Daniel Harrison)告訴《自然》雜誌,該技術應作為地方適應性措施而非全球部署的地球工程手段,例如在海洋熱浪期間,可作為應急措施間歇使用,以防止珊瑚白化。哈里森團隊公佈的試驗結果表明,「人工產生的海鹽氣溶膠」能以足夠大的規模抵達雲層,並對其產生影響。

飽受熱浪衝擊的大堡礁。一些科學家希望透過海洋雲增亮技術實現局部降溫,進而緩解氣溫持續上升對珊瑚的影響。圖片來源:Gabriel Barathieu / Biosphoto / Alamy

地球工程領域非營利「知識中介」機構SRM360透露,美國華盛頓大學一項研究海鹽氣溶膠羽流的小規模試驗,因公眾抗議已於2024年被迫中止

目前進展如何?

多年來,政府對地球工程技術的支持一直有限,但在2025年初,地球工程支持者們迎來了重大轉機。英國政府斥資5680萬英鎊啟動了地球工程多維度研究計畫,其中包括進行實地試驗的提案。

該計劃由英國政府成立的非營利組織「先進研究與發明局」(Advanced Research and Invention Agency,簡稱Aria)主導,致力於推動那些因實證太少、難度過大或涉及跨學科領域而難以透過其他資助機構獲得支持的研發項目。

Aria稱,該計畫將收集目前缺失的關鍵性研究數據,以探究氣候降溫的方法是否具有可行性、可擴展性和安全性。該機構強調,海洋雲增亮及其他地球工程技術絕不能取代脫碳行動,並指出「脫碳才是降低氣候臨界點觸發風險的唯一永續途徑」。

什麼是氣候臨界點?

在氣候變遷脈絡中,臨界點(tipping points)是指一旦突破便會引起重大、不可逆且自我延續的氣候變遷的閾值。研究人員目前已經識別出16個此類氣候臨界點,並指出其中一些可能已經被突破,這表明發生格陵蘭冰蓋崩塌、永久凍土融化等重大變化已不可避免。
亞馬遜雨林就是關鍵例證。這片全球最大的雨林對全球氣候有巨大影響,包括生成降雨、穩定區域氣候等。但這片雨林已有近五分之一遭到砍伐或退化,導致能夠為雨林本身創造降雨的樹木正在減少。這可能會形成惡性循環,降雨減少將危及現存的雨林。一些科學家認為,一旦森林砍伐率達到20%至25%,雨林賴以生存的生態循環將達到崩潰臨界點。此後大片雨林將在幾十年內退化為草原

Aria主張,如果溫室氣體減量不足以阻止氣候滑向危險的臨界點,那麼進行此類研究將為未來決策提供關鍵的依據。該機構指出,倘若世界面臨氣候臨界點,目前人類對可選降溫方案及其潛在利弊的認知仍十分有限。 2014年,美國國家航空暨太空總署華盛頓大學分別進行的兩項獨立研究得出結論:南極西部的冰蓋已經開始崩塌,說明氣候系統可能已經突破了這個特定臨界點。

Aria的專案具體會做什麼?

Aria的計畫將主要利用電腦建模和實驗室工作,研究太空反射器等想法,以及各種技術對亞非地區降雨量的潛在影響。專案還將探索公眾參與的方法,以及如何對潛在的地球工程專案進行管理和治理。

但Aria也計劃在電腦建模和室內測試後,於戶外進行小規模實驗,三個子項目總計將投入910萬英鎊,探索海洋雲增亮的實地應用。第一個子計畫選址澳洲大堡礁,在面積10平方公里的區域內開展,為期六週,透過每天對雲層進行最長八個小時的亮化處理,以期驗證海洋雲增亮技術能否保護珊瑚礁免受熱應激的影響。

第二個子計畫由曼徹斯特大學、劍橋大學等多所英國大學共同進行,將開發和測試海水微水滴噴霧技術。Aria稱,測試將在英國選定區域內進行,僅會持續幾秒時間,生成不過幾百公尺的海水羽流。若測試成功,後續還會進行更大規模的實驗,屆時增亮區域可長達10公里。

第三個子計畫將研究電荷對霧和雲層中水滴的影響機制,作為噴灑海水的替代方案。戶外實驗仍將在英國進行,實驗區域面積100平方公尺。

Aria的上述三項實地研究可能至少還需要三年才能啟動。

Aria的計畫為何會加劇擔憂?

Aria進行此類研究的資格遭到質疑。支持《太陽能地球工程國際禁用協議》(Solar Geoengineering Non-Use Agreement)的科學家指出,該組織計畫總監馬克.西姆斯(Mark Symes)是一名電化學家,並無氣候科學背景。他們也強調,Aria既不受資訊公開要求約束,又可規避多數常規合約透明度監管:「Aria如同在暗箱中操作,能見光的東西都是董事們想公開的。」

科學家批評Aria的結構和安排,認為其「特別不適合」處理如此有爭議且對人類影響深遠的技術。

他們也表示,這是主要國家政府首次資助如此規模的太陽輻射管理試驗,認為Aria計畫的啟動,標誌著太陽輻射管理技術研發資助規模和關注度迎來質的變化。一旦戶外實地實驗常態化,各國政府可能會加大對太陽能輻射管理技術開發的投入。而在目前缺乏國家和國際層面的有效治理框架的情況下,情況下,極其有效管理框架的情況。

Aria在其網站上表示,作為一個公共資金支持的機構,其研究應「本著透明、負責的原則,為廣泛的公共利益服務」,並稱只有在完全滿足治理要求的情況下才會進行戶外實驗。這些治理要求包括公開環境影響評估報告、與當地社區溝通等。Aria稱,所有獲得資助的實驗都應該有時間、規模和範圍上的限制,比如保證研究影響會在24小時內消散或完全可逆。

有人支持這些試驗嗎?

部分科學家對Aria計畫的態度較為積極。芝加哥大學太陽能地球工程研究助理教授、SRM360聯合創始人皮特歐文(Pete Irvine)表示,不應將此視為急於開發和部署該技術的舉措。

一些科學家和氣候活動人士認為,地球工程會分散人們對減排的關注,但支持者稱這項技術有助於減緩氣候暖化及其影響。圖片來源:Michael Koenig / Alamy

歐文指出:「Aria採取的是審慎的分階段策略,其中有限的小規模實地實驗在獲批開展之前,必須完成環境影響評估和公眾諮詢。」

英國劍橋大學氣候修復中心(Centre for Climate Repair)研究主任肖恩.菲茨杰拉德(Shaun Fitzgerald)表示,Aria對地球工程的資助表明,這是「一個資金長期不足的重要研究領域」。

曼徹斯特大學大氣科學家休.科(Hugh Coe)正在參與該校的Aria計畫。他認為,在各國政府一直未能達成減緩氣候變遷目標的情況下,海洋雲增亮技術可暫時起到降溫效果。但他同時也強調:「必須認識到這並不能取代碳減排。」

如何治理海洋雲端增亮技術?

目前,針對太陽輻射管理技術,尚無全球治理架構或組織。 《防止傾倒廢棄物及其他物質污染海洋的公約》(Convention on the Prevention of Marine Pollution by Dumping of Waste and Other Matter,簡稱《倫敦公約》)正在審議包括海洋雲增亮在內的四種海洋地球工程技術。 2022年該公約科學小組曾警告稱,這些技術「可能造成廣泛、持久或嚴重的有害影響」。

Aria有五個研究治理和倫理議題的子項目,涉及地緣政治挑戰、公眾認知以及全球南方國家在建構氣候降溫研究能力時的包容性需求。

英國東安格利亞大學(University of East Anglia,UEA)環境科學學院榮譽副教授菲爾威廉森(Phil Williamson)認為,這些子計畫是Aria倡議中最關鍵的組成部分。

然而,威廉森對能否就太陽輻射管理技術及治理達成國際協議持懷疑態度:「屆時,我們或將面臨一種難以忍受的局面,全球氣候將由最強大的國家主導(無論是朋友還是敵人),而這些國家對全球人權的關注卻微乎其微,儘管Aria已經表達了對『全球南方影響』的關切。」

※本文轉載自《對話地球》,原文標題〈海洋雲增亮能否為地球降溫?