“平流层纱罩”或不可行：火山喷发后对作物的影响好坏相抵

据本周《自然》发表的一篇论文Estimating global agricultural effects of geoengineering using volcanic eruptions报道，为应对气候变化而向平流层注入气溶胶的做法，对作物产量的影响可能好坏相抵。

在1991年皮纳图博火山爆发后的几个月里，平流层的硫酸盐气溶胶围绕着地球。 这些气溶胶冷却并遮蔽了地球的农田，以绿色表示。

Credit: Jonathan Proctor and Solomon Hsiang

平流层纱罩（Stratospheric veil）是一个地球工程概念，指的是通过人工方式将气溶胶注入平流层，以帮助减少到达地球的太阳光量，抵御气候变化的影响。曾有人提出，这种太阳辐射管理技术可以减少作物所受的高温压力，从而增加作物产量，有益于农业发展。

太阳能地球工程旨在通过将反射粒子（蓝色）注入高层大气来冷却地球。 这些颗粒可能会位于云层之上（灰色），并且可能通过改变温度、阳光和降雨来影响作物的生长（绿色）。

Credit: Jonathan Proctor and Solomon Hsiang

美国加州大学伯克利分校的Jonathan Proctor及其同事研究了两次重大火山喷发事件的后果：1982年墨西哥埃尔奇琼（ElChichón）火山爆发和菲律宾皮纳图博（Mount Pinatubo）火山爆发。在这两次火山喷发后，相当数量的硫酸盐气溶胶前体进入平流层，催生了“纱罩”这一概念。作者分析了气溶胶水平、太阳辐射数据和记录的作物产量，结果发现太阳光向太空散射增强对C3作物和C4作物的产量均有负面影响。C3作物包括水稻、大豆和小麦，它们在炎热、阳光充足的气候条件下可以更有效地进行光合作用。C4作物包括玉米，它们在凉爽潮湿的气候条件下，光合作用更强。

大型火山爆发改变了全球的光学环境。

Proctor et al.

作者还对地球系统进行了建模，表明在存在平流层纱罩的情况下，由于太阳光照减少而造成的作物产量损失基本上抵消了因为温度冷却而对作物产量产生的有益影响。因此，他们得出结论，基于平流层气溶胶的地球工程方案将无法缓解气候变化对全球农业和粮食安全构成的威胁。