原標題：《拒絕融化：水下建高牆，雪山穿白衣。走，上山給冰川蓋被子去！》
◎本刊主筆 劉國偉
【“凜冬將至”是美劇《權力的遊戲》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。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。】
瑞士居民夏天用覆蓋毯子的方式保護日益縮減的羅納河冰川
給冰川蓋毯子 融化減七成
在瑞士的阿爾卑斯山區，冰川是許多村鎮引以為榮的旅遊和自然資源。發源於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》雜誌近日報道，過去8年以來，羅納河冰川在夏天都呈現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，而是當地人自發組織起來保護快速消融的冰川的一種方式。這也不是噱頭，根據法新社2015年的報道，這些毯子可使冰川減少70％的季節性融化。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。鑑於蓋毯子這種做法成效良好，目前德國和意大利也在學習當地人的這種做法。
羅納河冰川被披上毯子的大背景是全球氣候變暖。2015年歐洲地球科學聯盟的《冰凍圈》雜誌刊文稱，珠穆朗瑪峰地區的冰川可能在2100年前融化96%。有研究稱，若不採取任何措施，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。
同處於瑞士的莫特拉奇冰川是備受推崇的旅遊景點，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。將這個設想與前面羅納河冰川的保護措施對比就會發現，兩個方案本質上都是反射陽光，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，且規模龐大，這些方案可以稱為“地球工程”，即人類為改造地球環境而主動、大規模開展的工程建設。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“牆壁”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，討論週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來研究這個創意。但這個想法一旦實施會造成既有“贏家”也有“輸家”的局面：一些地區溫度降下來，另一些地區會開始乾旱。
美國普林斯頓大學冰川學博士後邁克爾·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合會年會上介紹了自己的研究成果：如何在世界上最不穩定的冰川（如格陵蘭島和南極洲等地）周圍的水下，建造“牆壁”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勢？初步模擬顯示，被“牆壁”圍起來的冰川壽命最多會延長10倍，這麼長的時段足夠給全世界生活在海拔1.5米以下的1.5億人以應對的時間了。
南極洲的冰川拱門。極地是地球的生態脆弱區域，建設地球工程潛在風險很大。
2014年1月下旬，一隊旅行者沿著南極洲的一個冰崖行進。
沃洛維克所謂的“牆壁”，靠沙子之類的鬆散材料就能起作用。這堵牆會改變海底地形，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多年取得的高質量數據顯示，溫暖的海水遠比溫暖的空氣更值得重視。今天大多數冰蓋附近的海洋表面水溫相當低，但是冷水下面有溫水。在南極，這些溫水在運動中從下面湧上來，流向南極洲的大陸架，一直衝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。
這個關鍵的事實說明，隨著全球氣溫升高，並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於海平面之上，僅在少數幾個地點接觸海洋。但在這些接觸點上，上述溫水活動的結果，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。該冰川每年後退約1公里，是最讓科學家們憂心的冰川之一。沃洛維克發現，這個冰川模型在100年後會退縮約100公里。然後他用虛擬“圍牆”把冰川圍起來，結果冰川穩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模，最樂觀的情況是冰川的前部會變長，突出到“圍牆”處。沃洛維克稱，最悲觀的情況是隨著時間流逝，“圍牆”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。
南極西部的冰川構造複雜，消融速度較快。
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，在這裡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；從經濟上看，當地政府還能爭取丹麥的支持。另一處就是在南極。不過，首先政治方面存在困難——目前南極的控制權在53個國家手中；其次是工程規模，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。不管在哪裡開工，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。
格陵蘭島的雅克布沙文冰川是地球上消融最快的冰川之一。20世紀海平面上升4%即由該冰川消融導致。
俯瞰格陵蘭島雅克布沙文冰川入海處峽灣的城鎮
北師大外教的三個創想
2018年3月，《自然》雜誌網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想。摩爾教授是我國“千人計劃”的入選者，北京師範大學的博士生導師，擔任該校極地氣候與環境實驗室主任。摩爾及其同事拯救冰川有3種設想。
約翰·摩爾是北京師範大學的博士生導師，擔任該校極地氣候與環境實驗室主任。
方案A即在冰川表面建造泵站，打造深井直通冰川底部，把那裡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。南極洲冰層下方几乎沒有季節性融化，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於壓力之下，應該可直接排入海洋；也可以被冰川底部沖刷出的循環冷卻的鹹水凍住。
方案B即在冰川入海處消融面的下方建設約300米高的人工島，卡住冰架，把後面的冰川支起來。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釐米。在這兩個冰川的冰架入海處建造紮根在海床上的人工島，能阻止冰蓋大規模崩塌，這種崩塌經常形成垂直的斷崖，加速後面冰川的崩潰。摩爾等人估計，這樣的人工島需要大約是6立方公里的建築材料。
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“圍牆”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：築起一道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；工程所需材料取自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，規模空前、開支巨大的地球工程更是如此。
美國華盛頓州白查克冰川北支的消融情況對比
人類以前的大工程並不多：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地使用了大約0.3立方公里的材料；澆築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是既有支持也有反對；帶動當地就業，可當地工作人員不足，要引入大量外部人員；當地的生態、漁業和旅遊業可能受影響。格陵蘭島冰川對全球海平面影響遠小於南極洲冰川，這裡的護堤一旦建成，就會告訴人們此類地球工程是否可行，或者有什麼意想不到的後果，會給未來在南極進行的地球工程提供經驗。
摩爾等人認為，最大的風險是無所作為或者干預措施無效，因為未來數年海平面加快上升所帶來的後果不堪設想。
一塊從冰川上斷裂下來的冰山，漂浮在南極海面上。
當下減碳最穩妥可行
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。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。”以上提及的地球工程有著或大或小的可行性，考慮到無論哪個方案都可能會打破地球環境系統億萬年來形成的動態平衡，踏踏實實地減排還是當下保護冰川最穩妥可行的辦法。
阿根廷南部的莫雷諾冰川與眾不同，是全球不多的持續前進的大冰川，新生成的冰塊前仆後繼湧向大海。
（本文撰寫中參考了英國《自然》雜誌、美國《大西洋月刊》和《史密森尼》雜誌等的信息，特此聲明並致謝。）
本刊原創，如需要轉載，請聯繫《環境與生活》雜誌。
網編：吳燕芳
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