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地球工程(2)地球工程與生態影響

地球工程是透過人為工程的方法,有目的改變地球環境的一種工程設想。現今,人類面臨到最嚴重的環境問題非全球暖化莫屬,因此便有科學家開始尋求地球工程方法,提出諸多工程設想以減緩溫室效應的進程。而這些法可以被分作太陽輻射管理法(SRM)和二氧化碳脫除法(CDR)。
 
 

太陽輻射管理法

 

太陽為地球形成46億年來最大的能量來源,推動著地球上的各種氣候、天氣現象,然而由於溫室氣體的濃度過高,使太陽輻射到達地表後被留在大氣之中,因而造成了全球暖化現象。所謂「太陽輻射管理」,便是透過減少太陽輻射到達地表的量,以此斷絕溫室效應的熱量來源。由於太陽輻射的能量十分巨大,理論上只要能夠降低百分之一的輻射量,便能夠成功控制溫室效應。目前有三種較為可行的地球工程方法。首先是透過人造雲覆蓋海面,藉此達到反射陽光的效果,減低海洋所吸收的輻射量。該方法雖然成本相較低廉,技術上也頗具實現的可能性,但其對海洋生態的影響是無法估量的,若使海洋中大量的藻類無法有效行使光合作用,是必會對海洋生態產生嚴重的危害,並有可能危及到大氣中的氧氣的組成比例。

 

第二種方法是在平流層散佈微粒,科學家發現大型火山噴發所產生的懸浮微粒能有效阻擋太陽輻射,進而影響地球溫度,因此有人提出在平流層中釋放人造微粒,以此阻擋陽光。雖然人造微粒的方法理論上可行,但微粒釋放的技術能有待發展,且將大量的微粒散佈到大氣之中,將有可能造成更嚴重的空氣汙染問題。最後一種方法則是如電影劇情一般,到外太空去尋找解答,那便是在太陽與地球中間建立反射鏡或濾鏡,直接攔截太陽光,這個方法雖然不會直接影響到地球內部生態、環境,但成本十分高昂,相關科技也尚未發展,且會改變地球現有的日照型態。

 

太陽輻射管理法雖然能夠針對地球溫度做出直接有效的影響,但如此只關注在「降溫」的地球工程方案,會對地球生態產生巨大的衝擊,改變全球降水模式、破壞臭氧層,導致更多的生態破壞。且太陽輻射管理的方法只針對減少熱量來源,仍忽略過量的二氧化碳存在所造成的其他傷害。若想徹底解決溫室氣體所帶來的環境衝擊,必須從二氧化碳脫除方案下手。

為了逆轉全球暖化的趨勢,科學家們提出了許多為地求降溫的地球工程辦法,旦大規模改變地球氣候、環境所帶來的影響是我們無法想像的 來源:Six ways to cool the planet - GreenFutures Magazine
▲為了逆轉全球暖化的趨勢,科學家們提出了許多為地求降溫的地球工程辦法,旦大規模改變地球氣候、環境所帶來的影響是我們無法想像的 來源:Six ways to cool the planet - GreenFutures Magazine

 

二氧化碳脫除法

 

二氧化碳的增量為近年來溫室效應、氣候變遷的主要元兇。自工業革命以來,人類燃燒了大量的化石燃料,把原本封存於地底的「碳」排出了地表,大氣中的二氧化碳濃度直線上升,這造成了地球逐漸升溫。想要從全球暖化的危機之中解套,就必須得減少二氧化碳在大氣之中的含量,目前最廣為人討論的方法有三:海洋施肥法、造林法以及化學捕捉法。海洋施肥法的運作原理主要是利用海洋中的藻類行光合作用,吸收二氧化碳來製造養份。只要對海洋施肥,便能夠刺激海洋中藻類增生、繁殖,進而吸收更多的二氧化碳,待到藻類死亡,沈降至海底,便能將其所吸收的二氧化碳帶入海中。但由於藻類的存亡與海洋食物鏈息息相關,改變藻類的生態就會直接影響到海洋生態,其影響十分深遠,因此2008年的「倫敦協議」(London Protocol)也禁止了為了固碳而將微生物注入海洋。

 

其次為造林法,通過種植更多的植物,產生光合作用吸收二氧化碳。該方法也能夠配合基因技術,增加植物工合作用的效率,並培養出能夠適應惡劣環境的植物,在原本不適合植被生存的地表中植,擴大造林面積。該方法牽涉到人類土地利用的合理分配,其中利害關係複雜,且成效不易看見。同時基因技術的適用性能有待討論,若為了造林而引入外來優勢物種(為修護921大地震所造成的山坡地裸露,台灣引進生長快速的小花蔓澤蘭,最後導致許多本土物種面臨生存危機),其對生態的衝擊是無可估量的。最後為化學吸收法,透過化學反應,直接從大氣之中捕獲二氧化碳,並將其進行封存,這項技術被統稱為CCS (Carbon Capture and Sequestration)。化學吸收的方法可以直接用於各大二氧化碳排放源,如火力發電廠、石化工廠等。被捕獲的二氧化碳可以封存於深海、地下儲氣鹽水層等儲存庫。CCS的技術近年來發展迅速,但二氧化碳洩露所可能造成的危害十分可怖,其安全性需要被審慎評估。

 

從現階段看來,地球工程方法規模龐大,對生態影響十分劇烈,甚至難以估計。溫室氣體的排放本就源自於人類文明的發展,全球暖化的後果也證實了人類活動對大自然的影響力。如今在採取相應對策時,若沒有經過審慎的考量,貿然採用以人工的方式干預大自然的運行,很可能會對地球生態帶來比溫室效應更可怕的浩劫。

 

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

審校:沈建豪

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