全球气候变暖是21世纪人类面临的最严峻挑战之一。为更加主动地应对气候变化，近些年一些科学家提议以地球工程手段人工为地球降温。地球工程（geoengineering）又称气候工程（climate engineering），指在大规模尺度上通过人工的方法干预气候, 从而使地球降温。地球工程通常分为两大类：以减少温室气体为目标的二氧化碳清除和以减少地球净收入辐射为目标的太阳辐射管理。其中，太阳辐射管理因其具有成本低、见效快的优势，受到广泛关注。考虑到太阳辐射管理这种地球工程措可能带来未知负面影响，大规模的外场太阳辐射管理试验目前不可能开展。在已经开展的数值模拟研究中，太阳辐射管理方法主要有以下几种：平流层注入硫酸盐气溶胶、海洋云增亮、太空镜反射、热带海洋边界层注入海盐气溶胶、提高地面反射率以及卷云稀疏化。

严格说，卷云稀疏化不属于太阳辐射（短波）管理，因为它主要是通过卷云稀疏后增加地球向外长波辐射来给地球降温。不过，通常还是把它归于太阳辐射管理这一类。不同于其他太阳辐射管理方法会使地表昏暗、给生态系统带来潜在的未知风险，卷云稀疏化方法会使到达地表的太阳短波辐射显著增加、增亮地表。此外，卷云稀疏化方法还具有以下两个优势：第一、卷云稀疏化方法可以利用卷云形成过程中独有的冰晶异质核化与冰晶同质核化的竞争机制，播种少量冰核就可以显著改变卷云形成机制，使之稀疏化（冰晶数浓度减少），进而影响卷云在全球辐射收支平衡中的作用；第二、实施卷云稀疏化只能在短时间内（几天内）影响大气辐射收支平衡，便于依据当前降温效果及时调整或取消实施方案。因此，卷云稀疏化方法是一项相对安全的太阳辐射管理方法。

这篇文章的主要目的是分析卷云稀疏化方法能否给地球带来可观的冷却效应。考虑可实施性，模拟研究中的卷云稀疏化通过播撒冰核来实现。为充分挖掘卷云稀疏化的降温潜能，介绍了一套灵活播种方案。模拟结果显示：在全球所有区域实施卷云稀疏化的情况下，采用灵活播种方案，全球平均降温效果可达到 −1.36 ± 0.18 W m−2。 此外，研究发现卷云稀疏会显著地影响混合云、暖云，使它们呈现出增暖效应。这种来自混合云、暖云的增暖效应会抵消卷云稀疏化产生的冷却效应。在中低纬度地区，这种抵消（甚至反超）效应更加明显。敏感性试验表明：只在太阳正午高度角大于12度的地区实施卷云稀疏化，全球平均降温效果更加明显，可达到 −2.00 ± 0.25 W m−2。总之，卷云稀疏化方法能够产生可观的冷却效应，关键是必须采用灵活播种方案。

论文信息：

Jiaojiao Liu, and Xiangjun Shi. 2021: Estimating the potential cooling effect of cirrus thinning achieved via the seeding approach. Atmospheric Chemistry and Physics. 21, 10609–10624.