地球在全球變暖的情況下 如何快速的人為進入冰期


降低入射太陽能量,比如年復一年在平流層里拋灑穩定氣溶膠,此為打傘法。

aerosol,氣溶膠,一種由固體/液體微粒均勻彌散在空氣中形成的膠體分散體系。其他單詞就不翻譯了,

這是「地球工程學」的一種富有想像力的手段,但它的靈感卻來自大自然早已有之的一種現象,火山冬天。1991年,菲律賓皮納圖博火山爆發,大量二氧化硫注入平流層,轉變為硫酸鹽微粒久久不散,大量陽光被反射,致使1992年北半球夏季溫度明顯偏低,多地發生氣候異常,氣象災害多發,成為距離我們最近的一次小規模火山冬天。類似的例子還有1815年坦博拉火山爆發後第二年的「無夏之年」,1257年印度尼西亞薩馬拉斯火山爆發後第二年的北半球低溫和災害——它最明顯的結果發生在英國,1258年初的中國可能也受其影響。

雲舞空城:必應背景小品(170527):從印尼的火山噴發,到臨安的冰封西子。?

zhuanlan.zhihu.com圖標

它的缺點在於成本大、效果持續時間短,風險在於我們不知道這些海量的氣溶膠最終沉降到低空大氣後,會對人類社會造成什麼後果,而更大的問題在於,我們不知道這樣做的邊界和臨界條件,一不小心反射了太多的陽光,有可能變成《雪國列車》。

如果你還記得雪國列車的故事背景,他們就是向平流層發射特種氣溶膠試圖緩解氣候變暖,然後玩崩了。

提高地表反照率,比如在地表鋪設海量的,巨大面積的白床單,此為反光法。

隆河冰川的白「布」,我記得好像是特製的羊毛毯子?

這是瑞士隆河冰川(Rhone glacier)的一角,被當地一家旅館的經營者蓋上了巨大的白布,因為他們在隆河冰川里挖了一個冰洞作為「傳統」參觀項目(從19世紀開始就有這個項目了,如果我沒記錯的話)。覆蓋白布降低了局部的融化速度,可以保護冰洞,延長使用壽命——歸根結底還是為了省錢,畢竟挖冰洞的人工成本可不低。

冰洞內的參觀者,很好玩的,我沒去過~~~

目前,北極冰蓋和高山冰川快速消融,大量裸露的岩石暴露出來,顯著降低了地表的反照率(albedo,這個詞好好玩的,好奇詞源是什麼),這會使全球變暖加速——且不以人類意志為轉移,即使CO2濃度從明天開始降低,反照率的恢復也要很長時間。

而如果我們將很多裸露的岩質荒山和冰川消融後的地面都蓋上特質白布的話,相當於模擬冰川沒有消融的狀態,這確實會顯著降低變暖速率。如果鋪的足夠多,比如……從極圈一直鋪到南北緯45度的位置,反照率的增加出現量變到質變的轉換後,造出一個雪球地球也不是不可能。

奈斯,這就涼涼了。


看了下其他回答,什麼鋪白毯子的,哪有這麼多材料,什麼在同溫層撒粉的,這個工程量也太大了,人家火山往裡面丟這麼多火山灰效果也不是全球的。

咱不搞花里胡哨的,到處扔蘑菇蛋直接核冬天,乾脆利落,實際可行?

百萬噸級核彈的塵埃可以輕鬆抵達同溫層,而全球核武器總當量2018年有近15億噸。同時西風帶還會輸送煙塵,形成一個環繞南北緯30度到60度地區的環帶,時間長達數周。這將導致地表溫度在這一時期劇烈下降,根據1990年TTAPS小組(理查德·特科、布賴恩·圖恩、托馬斯·阿克曼、詹姆斯·波拉克和卡爾·薩根)的研究成果。TTAPS小組受到了火星沙塵暴致冷效應的啟發。在更精確的計算後,表明北半球中緯度地區的降溫大約是攝氏10到20度,局部地區可下降攝氏35度。


看到這個問題感覺挺有趣的,看了其他答主的回答都感覺既有腦洞也有其科學角度方面的,感覺都挺有意思的。

其實我看到這個問題,我首先想到的就是電影《後天》,裡面剛好就是講述了一個令地球進入冰期的事件,記得我們第一次上全球變化課的時候,我們老師為了引起我們對這門課的興趣,就是通過電影《後天》背後反應的科學問題來開啟這門課的,至今記憶尤深

那麼我們試著來說說電影《後天》中的地球是如何進入進入冰期的及其背後的科學依據

可以先概括的來說一下,《後天》中主要描繪了全球變暖帶來的一個可怕的場景,由於格陵蘭和北極的冰山融化,大量淡水進入北大西洋,降低了其鹽度,破壞了北大西洋暖流,最終導致墨西哥灣暖流乃至全球海洋的熱鹽環流完全終止,赤道和低緯度地區因而停止向極地和高緯度地區輸送熱量,結果導致這些地方溫度劇降,從而使地球一個新的冰河時代。這便是題目所問,如何使地球進入冰期。電影中有誇張成分,但也並非無科學道理。

首先,為何北大西洋暖流以及全球海洋海洋的熱鹽環流對高緯的熱量如此重要呢?

就像我們初高中地理中所講的,西歐與北歐為溫帶海洋性氣候,即使同處同一緯度,但它1月份平均氣溫要比同緯度亞洲與北美洲的東海岸高出15~20℃,而這,很大程度上都得益於北大西洋暖流

又名北大西洋西風漂流。大西洋北部勢力最強的暖流,系墨西哥灣暖流的延續。北大西洋暖流的流量隨墨西哥灣暖流的強度變化而變化,其流量值為2×107~4×107萬立方米/秒間。該暖流對西歐與北歐氣候有明顯增溫增濕作用。每年向西歐與北歐每公裏海岸輸送相當於燃燒6000萬噸煤釋放的熱量。使沿岸形成了典型的海洋性氣候,1月份平均氣溫要比同緯度亞洲與北美洲的東海岸高出15~20℃,從而使北歐盛長混交林及針葉林,巴倫支海西南部終年不封凍。

墨西哥灣暖流是世界上規模最大的暖流,墨西哥灣暖流規模十分巨大,它寬100多千米,深700米,總流量每秒7400萬到9300萬立方米,流動速度最快時每小時9.5千米,200米深處流動速度約每小時4000米。總流量大約相當於所有河流徑流量的20倍。灣流水溫很高,特別是冬季,比周圍的海水高出8℃。剛出海灣時,水溫高達27~28℃,它散發的熱量相當於北大西洋所獲得的太陽光熱的1/5。它像一條巨大的、永不停息"暖水管",攜帶著巨大的熱量,溫暖了所有經過地區的空氣,並在西風的吹送下,將熱量傳送到西歐和北歐沿海地區,使那裡成為暖濕的海洋性氣候。

所以,北大西洋暖流以及墨西哥灣暖流對高緯地區的熱量輸送至關重要

而為何北大西洋暖流會向高緯流動,電影中又是如何終止的呢?這裡就需要再說一下全球海洋的熱鹽環流

大洋中除表層風生流之外還存在由海水的密度分布決定的海洋環流,由於海水密度又取決於溫度和鹽度,所以也稱為熱鹽環流。大洋熱鹽環流有多種稱呼,也叫全球熱鹽傳送帶,而廣為人知的是大洋傳送帶, 它簡明形象地描繪了全球深海環流的基本特徵。大洋熱鹽環流是全球尺度的深海流動現象,它控制著全球大洋90%的水體,對地球氣候系統起著至關重要的調節作用,且可能是觸發氣候突變的因素之一)。

極地區域因輻射冷卻等因素而形成的寒冷、高鹽、高密度的海水強烈下沉,在南極地區形成底層流,而在北大西洋高緯海域形成深層流。北大西洋高緯海域下沉的高鹽度水以深層流的形式向南流,越過赤道進人南大洋,與威德爾海和羅斯海的深水匯合,再流進廣闊的印度洋和太平洋海域而上升到表面,然後向西運動返回到大西洋以平衡外流的水體。上述發生在大西洋和太平洋之間的水體流動構成了一個跨越大洋的海洋「傳送帶」

位於大西洋的經向垂直環流是全球大洋傳送帶的重要組成部分;它由暖的低緯表層海水北向輸送,位於表層風生流之下的北大西洋深層冷水南傳,高緯稠密水團的下沉,以及低緯深層較輕水團的上升組成。受海水密度梯度驅動,北大西洋高緯海域海表水因密度大而下沉,從而拖曳低緯表層暖海水向高緯流動,而海水密度主要取決於溫度和鹽分濃度(其中北大西洋的海水鹽分較高且溫度較低,而熱帶與亞熱帶的海水溫度較高且鹽分較低),故這一海洋環流圈又稱大西洋熱鹽環流。由於在這環流圈中表層海水的北向輸送和深層海水的南傳都是經向的,故這兩個南北反向的海水輸送流被稱為經向翻轉環流

所以,北大西洋高緯海域,它就像全球大洋傳送帶的一個泵,驅動著大西洋經向翻轉環流,墨西哥灣暖流在向北流並延伸為北大西洋暖流去的過程中,不斷與空氣進行熱交換,水溫降低;同時,又因其在海洋表面進行,所以水分會不斷蒸發,鹽度升高。溫度降低和鹽度升高都會造成密度增加,當墨西哥灣暖流到達英國、挪威時,因為其密度已經非常高,就會沉入海底,再通過大西洋深層向南流回。

而電影《後天》中,就是因為溫室效應,全球變暖,導致格陵蘭冰蓋和北極冰山的融化,導致大量冷而淡的水進入了北大西洋高緯海域,沖淡了北上的鹽度高,密度大的海水而使北上的海水不能繼續下沉,從而阻止了暖流的北上並中斷了大西洋經向反轉環流並影響全球的熱鹽環流,使得高緯地區無法再獲得足夠的熱量並急劇降溫從而使地球再一次進入冰河世紀。

圖片畫?號區域機制被破壞

這便是電影后天中地球進入冰期的科學理論,雖然感覺有些誇大成分,但其背後並非無科學道理。

你要問這樣的事情有沒有可能發生,那地球歷史上還卻有相似事件,《後天》中這一科學想法也並非空穴來風,他所反應的一個事件就是現在非常著名的「新仙女木事件」,也就是該電影所依據的背景事件,當然在這裡就不再多說,有興趣可以去查一下

總之,我想導演的想法,也主要就是想引起大家對全球氣候變化的關注,很多人總想著,大多數氣候變化事件其時間長度是巨大的,短期內是不需要大部分人擔心的,但其實,全球變化並不總是漸變或線性的,臨界突變也是地球系統動力學過程的重要特徵之一,很多事情的變化都是有其臨界值,也就是闕值,在達到闕值之前可能是漸變變化,甚至是不變的,但一旦超過闕值,就會產生突變,而發生在某一區域的變化又可能通過一系列連鎖放大效應,導致全球變化,所以,並不是短時間內我們就可以高枕無憂,我們要關注的東西真的很多。

當然,上面所講的《後天》中的理論也僅僅是理論,這些東西都是有很大爭議的,電影里可能主要為了戲劇化效果誇大了,但怎麼說呢,這些理論都是難以去驗證的東西,你不知道它的出現會是什麼樣,哦,不,我們當然不希望它出現,因為他的出現給我們帶來的影響即使沒有電影中那樣效果,但肯定也是災難級的。地理學上也有很多東西都是存在爭議和多方理論的,你很難說比如事件A就是由事件B引起的,但通過人們的研究,可以說,事件B確實是對事件A有影響的,但不是絕對的,很多東西現在也都沒有個絕對的說法,可能也在等廣大的優秀知乎er去發現並推動吧

以上內容專業所限,如有不妥歡迎批評指正。

(圖片侵刪)

參考資料

北大西洋暖流_360百科https://baike.so.com/doc/6376232-6589880.html 墨西哥灣暖流_360百科 https://baike.so.com/doc/6143798-6356974.html《全球變化》(第二版)張蘭生 方修琦 任國玉


思路:儘可能提高地球表面的反射率,讓地球更明亮。

實現手段:

在北美洲-格陵蘭島-冰島-北愛爾蘭-英格蘭島-亞歐大陸之間修建攔海大堤,使北大西洋暖流不再進入北冰洋與哈德遜灣。

見下圖淺色海域。

以此冰封北冰洋及其海岸,提高北半球高緯度地區反射率。

剩下的就交給時間了。


最簡單 也是未來必然會發生的是 核冬天


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