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7、火山爆发与气候变暖

1980年,当梅尔沃德还在普林斯顿念研究生的时候,圣海伦火山在他的故乡华盛顿州爆发了。即便在约3 000英里之外的普林斯顿,梅尔沃德都能发现窗沿上积聚了一层薄薄的火山灰。“当大量的火山灰开始落在你的寝室里时,要不去想它是很难的。”他说,“虽然,坦白地说,我住的地方一片狼藉,凌乱不堪。”

孩提时代,梅尔沃德就为地球物理现象而着迷,什么火山啊,太阳黑子等,以及这些现象是如何影响气候的。小冰期激起了他无限的好奇,以至于他坚决要求父母带他去纽芬兰的最北部参观:据说早在

1 000年前,利夫·埃里克森(Leif Eriksson)及其率领的北欧维京人就在此安营扎寨过。

将火山与气候变化联系起来,不是什么新颖的创意。另一位博学通才本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin),曾就此写过文章,这似乎是将两者联系在一起的最早的科学论文。在1784年发表的有关“气象设想和推测”的文章中,富兰克林断言,受冰岛近期火山爆发的影响,冬天格外寒冷,夏天出奇凉快,“欧洲全境浓雾持久不散,北美大部分地区亦然”。1815年,印度尼西亚的坦博拉火山罕见大爆发,引发了“没有夏天的一年”,给全球带来了灾难:各地庄稼歉收,饥荒频发,粮食暴动不断,而且美国新英格兰地区还出现了6月飞雪的现象。

按照梅尔沃德的说法,“所有罕见的火山大爆发都会给气候造成影响”。

在全球各地,火山总在爆发,但真正的大爆发极为罕见。如果大爆发频发的话,那就好了,我们十之八九不会坐在这里担心什么全球变暖问题了。人类学家斯坦利·安布罗斯(Stanley Ambrose)认为,7万年前,(印度尼西亚)苏门答腊多巴湖的火山超级大爆发,当时浓烟遮天蔽日,长久不散,最终导致了冰河期的出现,随之智人几乎灭绝。

火山大爆发的主要特点,不在于喷射了多少物质,而在于这些物质喷往何处。常见的火山爆发将二氧化硫喷向对流层(这是距离地表最近的大气层),这与燃煤发电厂排放的二氧化硫去处差不多。在这两种情况下,二氧化硫只在天空中存留一周左右,随后就会以酸雨的形式返回地表,影响范围一般在火山爆发地点方圆几百里之内。

但是,真正的大爆发发生时,二氧化碳直冲云霄,比上述爆发要高得多,射入同温层。同温层是距离地表6英里以上的大气层,南北极的同温层则距离地表7英里以上。从这个高度往上,各种大气现象就会发生剧烈变化。同温层的二氧化硫,不会很快返回地表,而是吸收同温层中的水蒸气,形成快速流动的气溶胶云,将地球众多地区覆盖起来。二氧化硫在同温层可以留存一年或更长时间,因此将给全球气候造成影响。

1991年,菲律宾的皮纳图博火山大爆发,就属于这种情形。皮纳图博火山喷往同温层的二氧化碳,是一个世纪前喀拉喀托火山大爆发以来规模最大的;与皮纳图博火山相比,圣海伦火山的爆发不过像打了一个嗝。在这两次大爆发期间,人类的科学水平进展非常大。来自全球的以现代技术武装起来的精英科学家,密切关注皮纳图博火山的一举一动,以期捕获每一个可测量的数据。皮纳图博火山爆发对大气造成的影响,是无可否认的:臭氧减少,散射的阳光更多,不错,还有全球温度的稳定下降。

当时,内森·梅尔沃德还在微软工作,但一直关注关于地球物理现象的科学文献。他注意到了皮纳图博火山爆发带来的气候效应,一年后,又读到一份长达900页的报道——美国科学院编撰的题为“温室效应的政策启示”(Policy Implications of Greenhouse Warming)的报告。该报告中有一章内容专门探讨地球工程学,美国科学院将之定义为:“为了应对或反制大气化学变化的效应,而对我们的环境实施的大规模工程实践。”

换言之,如果人类活动正导致地球升温,那么具有非凡创造力的人类又能否为地球降温呢?

人类一直在想方设法控制天气。迄今为止,几乎所有的宗教仪式都有祈求降雨的祷告仪式。然而,最近几十年中,非宗教人士已将这种祷告升级。20世纪40年代末期,通用电气公司的三位科学家在纽约的斯克内克塔迪县工作,用碘化银成功地实施了人工降雨。其中有一位化学家,名为伯纳德·冯内果(Bernard Vonnegut);这个项目的公关负责人,则是他的弟弟库尔特(Kurt),此人后来转战文学领域,成为世界级的小说家,因为在斯克内克塔迪县工作时吸取了大量知识,所以他在写作中涉及的异乎寻常的科学知识还真不少。

美国科学院1992年发布的报告,提高了实施地球工程实践的可行性,直到此时,地球工程学在很大程度上被视为古怪狂人及异类政府专属领域的现象才告终结。然而,美国科学院提出的某些构想,即便在库尔特看来也似乎异乎寻常,过于玄乎。比如,“气球屏障”方案,就是向天空投放数以亿计的铝膜气球,进而改变阳光的直射方向;“太空镜”计划,则是将55 000个反射帆板发射到太空中,把阳光反射回去,从而挡住阳光照射地球。

同时,这份报告还提到了另一种可能性,即人为地往同温层喷洒二氧化硫。这个点子是白俄罗斯科学家麦克海尔·布迪科(Mikhail Budyko)首次提出的。毫无疑问,皮纳图博火山爆发后,同温层的二氧化硫导致了地球降温。但是,如果不用靠火山来达到降温的目的,岂不更妙?

令人遗憾的是,将二氧化硫喷洒到同温层中的方案,十分复杂、成本高昂,不切实际。比如,用炮弹将二氧化硫射入天空;或者,出动以二氧化硫作燃料的战机,把尾气排放在同温层。“这些点子更适用于科幻片,它们不是科学方法。”梅尔沃德说,“从经济或现实角度看,上述方案没有一个行得通。”

另一个问题在于,很多科学家尤其热衷环保,如肯·卡尔代拉,极为排斥人为干预方法。在大气中排放化学物质,居然是为了减少由于我们在大气中排放其他化学物质而导致的危害?这种“以毒攻毒”的计划,似乎与环保主义的原则背道而驰,愚昧至极。在将全球变暖问题视为宗教议题的那些人看来,没有什么比这种方法更亵渎神明了。

然而,卡尔代拉认为,反对这种提议的最好理由在于,人为干预根本就行不通。

1998年,在科罗多拉州的阿斯彭举行的有关二氧化硫问题的气候会议上,听了洛厄尔·伍德的演讲后,卡尔代拉得出了上述结论。然而,身为科学家,他不会盲从权威信条,即使本例涉及的环保信条与他的心声更为接近,他还是更愿意相信数据,于是做了一个模拟实验以验证伍德的观点。“我的用意,”他说,“是结束人们对地球工程学的所有讨论。”

他没做到。不错,卡尔代拉很反感人为干预的点子,但他的模拟结果却表明,即使我们必须面对大气中二氧化硫浓度大幅提升的后果,地球工程学却似乎可以控制地球温度,这也就是说,模拟结果印证了伍德的观点,随后他就此写过一篇文章。可想而知,卡尔代拉是最不可能成为地球工程师的科学家,现在,他改旗易帜了,或至少可以说,已愿意深入探讨这个方案了。

于是,就有了这一幕的发生:10多年以后,卡尔代拉、伍德及梅尔沃德这三个人(一个昔日的反战派,一个过去开发武器系统的设计师,一个儿时为维京人而痴迷的小子)在以前是哈雷机车维修店的建筑内碰头,各自得意地兜售他们阻止全球变暖的计划。

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