劉國偉

“凜冬將至”是美劇《權(quán)力的游戲》中守護王國苦寒之地的斯塔克家族的格言，這個家族時時用這句話使自己對將要到來的危險保持清醒和警惕。而現(xiàn)實中，氣候變暖使冰山融化、海平面上升是科學家的一大心結(jié)。在北半球凜冬已去、初夏已至之際，啟動看似匪夷所思的“地球工程”拯救正在消融的冰川，成為氣候變化學者們的探討熱點。

給冰川蓋毯子融化減七成

在瑞士的阿爾卑斯山區(qū)，冰川是許多村鎮(zhèn)引以為榮的旅游和自然資源。發(fā)源于瑞士瓦萊州格萊奇村的羅納河冰川是瑞士第五大冰川。它綿延約8公里，是羅納河的源頭所在。美國《史密森尼》雜志近日報道，過去8年以來，羅納河冰川在夏天都呈現(xiàn)出不一樣的獨特景觀：一群居民在冰川腳下爬上爬下，像護理一位臥床的巨人病號一樣，把一片片白色的毯子蓋在冰川上面。

這不是行為藝術(shù)，而是當?shù)厝俗园l(fā)組織起來保護快速消融的冰川的一種方式。這也不是噱頭，根據(jù)法新社2015年的報道，這些毯子可使冰川減少70%的季節(jié)性融化。歷史上，羅納河冰川曾是歐洲最大的冰川，但僅最近10年，它的長度就消失了約40米，萎縮速度驚人。鑒于蓋毯子這種做法成效良好，目前德國和意大利也在學習當?shù)厝说倪@種做法。

羅納河冰川被披上毯子的大背景是全球氣候變暖。2015年歐洲地球科學聯(lián)盟的《冰凍圈》雜志刊文稱，珠穆朗瑪峰地區(qū)的冰川可能在2100年前融化96%。有研究稱，若不采取任何措施，到2100年陸地冰川融化造成的海平面上漲會影響0.5%～5%的全球人口。以廣州為例，0.5米的海平面上漲就會讓上百萬居民無家可歸。

同處于瑞士的莫特拉奇冰川是備受推崇的旅游景點，全年都可以滑雪，但該冰川消融的速度更快，每年長度消融40米。2017年春天，有科學家團隊突發(fā)奇想：用4000臺造雪機向莫特拉奇冰川吹送人造雨夾雪把冰川表面蓋住，防止冰川在夏日的陽光下融化。將這個設(shè)想與前面羅納河冰川的保護措施對比就會發(fā)現(xiàn)，兩個方案本質(zhì)上都是反射陽光，只不過人造雪顯得更有科技感而已。

上述設(shè)計和實踐活動是近些年來為減緩氣候變暖影響付出的一部分努力。比起毯子和人造雪，部分科學家的解決方案要魔幻得多，且規(guī)模龐大，這些方案可以稱為“地球工程”，即人類為改造地球環(huán)境而主動、大規(guī)模開展的工程建設(shè)。下面的幾項就是目前比較有代表性的“保護冰川地球工程”方案。

用“墻壁”擋住溫暖的海水

2017年8月，100多位科學家在一次非正式會議上，討論周期性向高層大氣噴灑特別成分的氣體，以減少陽光照射量，讓地球降溫。美國哈佛大學甚至成立專門機構(gòu)來研究這個創(chuàng)意。但這個想法一旦實施會造成既有“贏家”也有“輸家”的局面：一些地區(qū)溫度降下來，另一些地區(qū)會開始干旱。

美國普林斯頓大學冰川學博士后邁克爾·沃洛維克認為，改善冰川的周遭是個更好的切入點。他在2017年12月的美國地球物理聯(lián)合會年會上介紹了自己的研究成果：如何在世界上最不穩(wěn)定的冰川（如格陵蘭島和南極洲等地）周圍的水下，建造“墻壁”改變變暖的海洋大氣對冰川的影響，大大減緩冰川的崩潰態(tài)勢？初步模擬顯示，被“墻壁”圍起來的冰川壽命最多會延長10倍，這么長的時段足夠給全世界生活在海拔1.5米以下的1.5億人以應(yīng)對的時間了。

沃洛維克所謂的“墻壁”，靠沙子之類的松散材料就能起作用。這堵墻會改變海底地形，讓溫水無法到達冰川與海洋的交界處。沃洛維克表示，從南極以往20多年取得的高質(zhì)量數(shù)據(jù)顯示，溫暖的海水遠比溫暖的空氣更值得重視。今天大多數(shù)冰蓋附近的海洋表面水溫相當?shù)?，但是冷水下面有溫水。在南極，這些溫水在運動中從下面涌上來，流向南極洲的大陸架，一直沖向冰川與大海的交匯處，融化冰川的底部，逼退冰川，導致海平面上升。

這個關(guān)鍵的事實說明，隨著全球氣溫升高，并非所有世界大冰川都以同樣的方式融化。擁有世界第二大冰蓋的格陵蘭島大部分位于海平面之上，僅在少數(shù)幾個地點接觸海洋。但在這些接觸點上，上述溫水活動的結(jié)果，使格陵蘭島冰蓋插入北大西洋的方式猶如伸長的鼻子。

沃洛維克建模的時候，選取了南極洲西部冰蓋出口處的特懷特冰川。該冰川每年后退約1公里，是最讓科學家們憂心的冰川之一。沃洛維克發(fā)現(xiàn)，這個冰川模型在100年后會退縮約100公里。然后他用虛擬“圍墻”把冰川圍起來，結(jié)果冰川穩(wěn)定了下來而且還能夠有所恢復；在某些情況下冰川的體量會超出目前的規(guī)模，最樂觀的情況是冰川的前部會變長，突出到“圍墻”處。沃洛維克稱，最悲觀的情況是隨著時間流逝，“圍墻”被腐蝕、摧毀，不過冰川的壽命延長了400～500年，從搶出來的時間來看也值了。

沃洛維克在方案中建議了兩處開工地點。一處是格陵蘭島大冰川（例如雅克布沙文冰川）的出口峽灣處。這些峽灣通常只有一兩英里寬，在這里開展水下疏浚項目可以向迪拜棕櫚島這類大型土木工程取經(jīng)；從經(jīng)濟上看，當?shù)卣€能爭取丹麥的支持。另一處就是在南極。不過，首先政治方面存在困難——目前南極的控制權(quán)在53個國家手中；其次是工程規(guī)模，一些最好的開工地點漂浮在海面的冰架下面，要開工就不得不動用潛艇。不管在哪里開工，效率都是最重要的。因為過去20年的觀測證實，南極洲西部的冰川后撤速度和幅度驚人。

北師大外教的三個創(chuàng)想

2018年3月，《自然》雜志網(wǎng)站評論版刊登了英國人約翰.C.摩爾等人的文章，述及對南極冰川的搶救設(shè)想。摩爾教授是我國“干人計劃”的入選者，北京師范大學的博士生導師，擔任該校極地氣候與環(huán)境實驗室主任。摩爾及其同事拯救冰川有3種設(shè)想。

方案A即在冰川表面建造泵站，打造深井直通冰川底部，把那里的水抽出來或者進行冷凍。當冰川在底部的冰川床上滑動時，摩擦生熱融化的水充當了潤滑劑的作用，加快流動速度，進而產(chǎn)生更多熱量，進一步融化更多水，造成更快的滑動。南極洲冰層下方幾乎沒有季節(jié)性融化，水分要比格陵蘭島少得多。例如松島冰川的底部每秒釋放約50立方米的水，抽出這層薄薄的水就會使冰川融化減速，減少摩擦加熱，冰川厚度就會增加。南極冰川下方深處的水處于壓力之下，應(yīng)該可直接排入海洋；也可以被冰川底部沖刷出的循環(huán)冷卻的咸水凍住。

方案B即在冰川人海處消融面的下方建設(shè)約300米高的人工島，卡住冰架，把后面的冰川支起來。南極西部的松島冰川和特懷特冰川是未來兩個世紀世界海平面上升的最大潛在因素，預(yù)測模型顯示，到2150年，這兩個冰川的融水能使海平面每年上升4厘米。在這兩個冰川的冰架人海處建造扎根在海床上的人工島，能阻止冰蓋大規(guī)模崩塌，這種崩塌經(jīng)常形成垂直的斷崖，加速后面冰川的崩潰。摩爾等人估計，這樣的人工島需要大約是6立方公里的建筑材料。

方案C即建造高達上百米的護堤將溫水層和冰架底部隔離開來，該方案和前面沃洛維克建造水下“圍墻”的方案基本相似，而且摩爾教授也選擇了格陵蘭島的雅克布沙文冰川加以考量：筑起一道100米高、斜邊角度為15度到45度的護堤，橫穿冰川前面5公里寬的峽灣；工程所需材料取白格陵蘭島大陸架挖出的0.1立方公里的沙石，為防止護堤被侵蝕，可以用混凝土將其包裹。

最大風險：無所作為

任何工程都需要事先進行可行性分析，規(guī)?？涨啊㈤_支巨大的地球工程更是如此。

人類以前的大工程并不多：建造蘇伊士運河人們挖掘了1立方公里的土方；建造香港國際機場時當?shù)厥褂昧舜蠹s0.3立方公里的材料；澆筑三峽大壩使用的混凝土有0.028立方公里。但是格陵蘭島居民對工程的反應(yīng)是既有支持也有反對；帶動當?shù)鼐蜆I(yè)，可當?shù)毓ぷ魅藛T不足，要引入大量外部人員；當?shù)氐纳鷳B(tài)、漁業(yè)和旅游業(yè)可能受影響。格陵蘭島冰川對全球海平面影響遠小于南極洲冰川，這里的護堤一旦建成，就會告訴人們此類地球工程是否可行，或者有什么意想不到的后果，會給未來在南極進行的地球工程提供經(jīng)驗。

摩爾等人認為，最大的風險是無所作為或者干預(yù)措施無效，因為未來數(shù)年海平面加快上升所帶來的后果不堪設(shè)想。

當下減碳最穩(wěn)妥可行

美國普林斯頓大學冰川學專家邁克爾·沃洛維克說：“需要強調(diào)的是，任何類型的地球工程都不能取代溫室氣體減排……南極冰蓋的最終命運與碳排放總量密切相關(guān)。如果我們把地球上所有含碳能源都燒掉，那南極也會一去不返了?！币陨咸峒暗牡厍蚬こ逃兄虼蠡蛐〉目尚行?，考慮到無論哪個方案都可能會打破地球環(huán)境系統(tǒng)億萬年來形成的動態(tài)平衡，踏踏實實地減排還是當下保護冰川最穩(wěn)妥可行的辦法。