全球变暗可能会缓解变暖但可能会影响作物产量

通过向高层大气层添加一层粒子遮蔽地球可能有助于抵消全球变暖 - 但需要付出代价。

研究人员在8月8日的“ 自然”杂志网络版上报告说，作物产量可能下降，因为他们在两次巨大的火山爆发之后拍摄，这些火山爆发将高度阻挡阳光的硫颗粒射到云层之上并进入地球的平流层。该研究首次使用现实世界的数据来评估这种“平流层面纱”地球工程的潜在后果。

向平流层添加称为气溶胶的微小颗粒，这种称为太阳辐射管理的方法，已被提议作为减少入射太阳光以冷却地球和缓解气候变化的一种方法。一些研究人员认为，这种冷却以及气溶胶散射的光可能对植物有益并提高作物产量。

但是，通过观察1982年和1991年火山爆发后玉米，大豆，大米和小麦的收获情况，科学家们确定这些硫酸盐在这些火山爆发之后减少了总的入射太阳辐射，足以损害作物产量。

该小组还预测了2050 - 2069年太阳辐射管理可能如何影响作物。这些结果表明，由于日照减少，食物生产减少将完全抵消冷却对作物的任何好处。

许多科学家对拟议的地球工程方案持怀疑态度，因为潜在的副作用在很大程度上是未知的。平流层气溶胶减少了直射阳光到达地球表面的程度，但增加了到达地表的漫射光。以前的研究发现，漫射光的增强可以通过允许更多光线穿透树冠并到达更多叶子来增加植物生长。但这种调光对作物可食用产量的潜在影响尚未量化。

强大的火山爆发提供了关于大量平流层气溶胶影响的唯一可能的真实数据。近几十年来，只有两次火山爆发强度足以将粒子射入地球的平流层 - 1982年墨西哥ElChichón爆发和1991年菲律宾皮纳图博火山爆发。“我们可以将它们作为一种自然实验，”研究合着者，加州大学伯克利分校农业经济学家Jon Proctor说。

从火山喷出的二氧化硫在平流层中转化为硫酸盐气溶胶，并在那里停留了两年。Proctor及其同事合成了从1979年到2009年收集的关于温度，降雨量，云层覆盖，平流层气溶胶和基于卫星的入射太阳辐射测量数据，以评估对粮食生产的总体影响。

在1991年皮纳图博火山喷发后的两年内，大气中喷射了大约20兆吨的二氧化硫，这颗行星变暗了，地球表面的阳光减少了约2.5%。有益的冷却和有害的变暗的组合总体上损害了作物。研究人员发现，玉米作物的全球平均产量下降了9.3%，而大豆，水稻和小麦作物的平均产量下降了约4.8%。在ElChichón喷发之后，效果大约有一半是有害的。

普罗克特说：“减少总光线造成的损害可以消除光线再分配带来的好处。” “散射不值得。”

研究小组表示，这些研究结果并不意味着太阳辐射管理不应成为缓解全球变暖的一种方式。一方面，农民有可能转向更能容忍阳光减少的不同种类的作物 - 尽管农民已经抵抗在温度升高的情况下转向更耐热的作物，研究合着者，经济学家Solomon Hsiang说。 8月7日的新闻发布会上，加州大学伯克利分校。

但这项研究标志着利用现实世界数据了解这种地球工程战略的潜在副作用的重要的第一步，Hsiang说。未来的研究也可能使用基于喷发的数据来研究太阳辐射管理如何影响其他生态系统，如珊瑚礁，甚至它如何影响人类健康或劳动生产率。

斯坦福大学农业生态学家大卫·洛贝尔说，结果很有意思。但他警告说，火山喷发无法告诉我们未来地球工程气候可能发生的一切。“有增加CO的各种问题2中不只是温度上升，”罗贝尔补充道。

Proctor表示，考虑到气候变化的潜在严重后果，需要考虑风险 - 风险权衡。“我们不希望对人类解决每一个问题的能力过于乐观，”他说。“但我们确实希望探索可能实现的目标。”