地球工程，或人类对气候的大规模操纵，催生了大量的科幻疗法，从试图控制天气以达到自己目的的超级恶棍，到对未来不可持续的环境控制可能导致的灾难的生动想象。圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院（McKelvey School of Engineering）的哈罗德·D·乔利（Harold D. Jolley）职业发展副教授拉詹·查克拉巴蒂（Rajan Chakrabarty）则持更微妙的观点。
Chakrabarty和合作者，机械工程和材料科学副教授Rohan Mishra，以及能源，环境和化学工程助理教授Lu Xu，都来自Simons Foundation International，为期三年，150万美元，用于探索称为平流层气溶胶注入（SAI）的地球工程技术的潜在候选者。SAI涉及将小颗粒或气溶胶播种到高层大气中，以抵消人为温室气体排放引起的全球变暖。
SAI是人类复制1991年菲律宾皮纳图博火山喷发后观察到的自然冷却效应的一种途径。火山喷发将1000万至2000万吨硫酸盐气溶胶喷入平流层，这些颗粒反射了足够的阳光，导致1992年全球气温下降约半摄氏度。
Chakrabarty和Mishra已经合作分析了野火烟雾中颗粒的化学和光学特性，揭示了野火的变暖效应比气候建模者想象的要大得多。这个新项目同样将为SAI和地球工程中使用的气候预测提供更广泛的信息。Chakrabarty说，模型目前缺少关键成分，包括可能注入大气的颗粒如何随着时间的推移与太阳辐射和臭氧相互作用。
“把它想象成你正在准备的一道菜，”查克拉巴蒂说。“你必须考虑你放了什么成分，每种成分有多少，以及这些成分在最后一餐中将如何相互作用。对于SAI，我们的成分是颗粒，我们需要知道它们的光散射和吸收特性是什么？它们与臭氧的相互作用是什么？如果单个颗粒存在制造缺陷，会发生什么情况？这些因素都会影响我们将这些气溶胶放入平流层时会发生什么。
结合Chakrabarty在气溶胶光学和建模方面的专业知识，Mishra在原子尺度上表征和优化材料特性的技术，以及Xu在大气化学和化学动力学（包括臭氧化学）方面的专业知识，该团队将帮助科学家确保如果有一天部署SAI，它尽可能有效和安全。他们计划为最有前途的候选气溶胶编制一个光学和化学特性数据库，包括对尺寸、成分、大气相互作用和老化过程的考虑。所有这些特征都可以很容易地纳入气候模型，以准确评估不同SAI情景对调节地球温度和环境的影响。
“我们的最终目标是帮助科学界找出SAI地球工程的最佳候选者，”Chakrabarty说。“我们正在利用我们在McKelvey Engineering拥有的独特专业知识，在材料和光学特性、安全考虑以及颗粒随时间推移的行为方面探索顶级SAI候选者的细节。在体尺度和原子尺度上研究这些特性将为未来的用户提供关键信息，包括地球工程师、气候建模师和气溶胶制造商。
该奖项是西蒙斯基金会数学和物理科学部门太阳辐射管理（SRM）计划的一部分。Chakrabarty、Mishra和Xu将与其他SRM获奖者一起参加西蒙斯基金会的活动。
最初发表在麦凯维工程学院网站上
新闻旨在传播有益信息，英文版原文来自 https://source.wustl.edu/2024/05/chakrabarty-collaborators-win-simons-foundation-international-grant-for-geoengineering/