3 月，这艘经过改造的渡船在离开澳大利亚汤斯维尔时，在其甲板上配备了一个移动科学实验室和一个大风扇，而不是正常装载汽车和货车。研究人员在离岸约 100 公里的珊瑚泻湖中抛锚，然后启动锥形涡轮机，将海水从船后吹出。接下来发生的事情令人感到意外：在沿着海面短暂漂流后，羽流升入了天空。

这台雾机看起来有点像喷气发动机，是一项实验的中心，如果成功，将有助于确定大堡礁的未来。三百二十个喷嘴喷出一团纳米尺寸的水滴，旨在照亮云层并阻挡阳光——为下面的珊瑚群提供一点凉爽的阴影。科学家使用渡轮上的传感器、无人机和第二艘船来监测羽流向天空迁移时的情况。

实验规模不足以显着改变云。但来自澳大利亚科夫斯港南十字星大学的海洋学家和工程师 Daniel Harrison 表示，这些实地测试的初步结果（仅与Nature分享）表明，该技术的性能可能比计算机模型所表明的还要好。领导研究。 “我们现在非常有信心将粒子带入云层，”哈里森说。 “但我们仍然需要弄清楚云会如何反应。”

哈里森的项目是世界上第一个海洋云增亮的现场试验，这是科学家在实验室研究了几十年的几项有争议的地球工程技术之一。这项研究的驱动力是担心人类有朝一日可能被迫故意操纵地球的气候和天气系统，以减轻全球变暖最严重的影响。

对于许多澳大利亚人来说，那一天是在 2017 年到来的，当时海洋热浪在 2,300 公里的大堡礁的大部分地区引发了大规模的珊瑚白化和死亡。这场危机是在珊瑚礁发生另一次白化事件后发生的，珊瑚礁支持了 600 多种珊瑚，估计在旅游业和渔业等行业创造了 64,000 个工作岗位。研究表明，礁损失超过其1995年和2017年之间的珊瑚的一半，作为升温的水域，热带风暴和掠夺海星的结果（A. Dietzel等。PROC R.志乙。。287，20201432; 2020） .

该项目引起了国外一些科学家的担忧，部分原因是该澳大利亚小组对其工作发表的内容很少。去年，在第一次试验的消息传出后，澳大利亚以外的环保主义者反对该项目，当 2021 年试验的细节出现时，可能会有类似的批评。

哈里森强调，云增亮项目是关于当地气候变化的适应，而不是全球地球工程，因为它的应用在空间和时间上都会受到限制。这也是澳大利亚去年发起的一项耗资 3 亿澳元（2.2 亿美元）的更大的珊瑚礁恢复和适应计划 (RRAP) 的一部分，该计划旨在调查和开发拯救该国珊瑚礁的技术和技术。许多提议，从云增亮到培育耐热珊瑚，都将代表人类对天然珊瑚礁系统的前所未有的干预。

生态模型表明，在政府努力消除温室气体排放的同时，涉及多种策略的大规模干预——包括一队雾机——可以延长珊瑚礁的寿命。RRAP 的执行董事 Cedric Robillot 说，现在的目标是找出在现实世界中可以实现的目标。

“如果你想成功，你需要考虑每个角度，从基础科学到工程的尖端，”Robillot 说。“仅仅证明你能做到是不够的。你需要解释你将如何做到这一点。”

走进云端

哈里森于 2020 年 3 月进行了他的第一次实地测试：在一艘小型汽车渡轮上进行了为期三天的概念验证探险，其中有四名科学家、一名来自当地土著团体的代表以及两个装设备和卧室的集装箱。该团队只有 400,000 澳元的最低预算和有限的科学仪器来监测雾气，但足以证明从雾气机中流出的羽流将一股暖空气带到了高空。

这是他们第一次目睹这种现象。他们的模型表明，盐水滴的蒸发会冷却羽状物，然后羽状物会漂浮在海洋表面，只会慢慢向上混合到低洼的海洋云层中。这些模型还表明微小液滴可能合并并从空气中掉落的风险。相反，盐水滴沿着海洋表面漂浮了半公里而没有聚结，沿途逐渐失去水分和重量。然后他们向上射击。

“我们根本没想到会这样，”哈里森说，“但结果证明我们是在上升的气团中间做这个实验的。”

科学家们担心这是侥幸。尽管喷嘴已经进行了多年的研究和开发，最初由一个单独的美国团队领导，但这是第一次有人将它们部署在有淡水的现场。该团队也不知道该地区的云层和气溶胶会发生什么，因为对珊瑚礁的研究几乎完全集中在水下发生的事情上，而不是上面的条件上。

对于哈里森来说，2020 年的实验足以证明在 2021 年 3 月进行另一项更大规模的试验是合理的。但它确实引起了国外一些科学家和观察家的关注，因为地球工程研究遭到强烈反对并难以吸引资金。

关注集中在太阳能地球工程的一种形式上，该形式涉及将反射材料注入平流层以在全球范围内阻挡阳光。但云增亮也被研究为一种潜在的全球干预措施，它引起了一些环保组织的批评，他们认为这会带来不可避免的生态风险，并有损于限制温室气体的努力。

一些科学家以及关注地球工程研究的环保倡导者告诉《自然》杂志，他们惊讶地看到实验在没有更多审查的情况下继续进行——或者没有发表的研究来证明这种投资的合理性。

批评人士还担心，澳大利亚将一项可能对区域产生影响的太阳能地球工程实验重新命名为当地适应项目，从而开创了错误的先例。 “可以说应该与外部世界进行某种程度的协商，”卡内基气候治理倡议的负责人亚诺斯·帕兹托说，该倡议是纽约市的一个倡导组织，一直在推动关于地球工程治理的全球辩论。联合国。

哈里森说，参与该计划的科学家已经咨询了监管机构，以及对珊瑚礁拥有历史性主张的公众和土著团体。他还欣然承认试图避免卷入有关太阳能地球工程的辩论，认为该项目将更类似于旨在促进降雨且不被视为地球工程的播云作业。然而，接下来的建模工作之一将是探索任何潜在的区域和全球影响，他说。

其他人质疑澳大利亚政府资助此类工作的动机。在保守派总理斯科特·莫里森 (Scott Morrison) 的领导下，政府尚未像许多国家在去年所做的那样，加强其在 2015 年巴黎协定下的气候承诺。莫里森本人已排除承诺净零排放。马萨诸塞州剑桥市的一个倡导组织“忧思科学家联盟”的首席气候科学家彼得·弗鲁姆霍夫 (Peter Frumhoff) 表示，在不采取积极措施遏制温室气体排放的情况下，推动解决全球变暖问题的技术是“彻头彻尾的疯狂”。

然而，一些研究人员很高兴看到海洋云的增亮从理论转移到了领域，包括从事类似项目的美国科学家近十年来一直在努力进入该领域。“这是气候破坏如何引起人们对这些事情的兴趣的一个早期例子，”西雅图华盛顿大学管理海洋云增亮项目的大气物理学家莎拉·多尔蒂说。团队成员提供了最初的喷嘴设计，并一直在跟踪澳大利亚团队的进展。

珊瑚危机

科学家第一次观察到大堡礁沿线的重大白化事件是在 1998 年，四年后发生了第二次。在这两种情况下，珊瑚都会排出生活在其中并通过光合作用提供颜色和能量的藻类。大多数珊瑚最终都康复了。但在 2016 年和 2017 年，三分之二的珊瑚礁中有许多珊瑚白化然后死亡。

“这绝对令人震惊，”管理大堡礁的大堡礁海洋公园管理局首席科学家大卫·瓦肯菲尔德说。他补充说，这些事件传达的明确信息是，管理珊瑚和珊瑚礁的传统方法是不够的。“我们的手是被迫的。”

2018 年，澳大利亚政府向一个由大学和政府研究机构组成的财团拨款 600 万澳元，用于一项可行性研究，重点研究可应用于整个珊瑚礁的潜在激进策略。研究人员回顾了大约 160 种想法，包括将活珊瑚放在冰上以进行长期保存，以及合成工程可以耐受较温暖水域的新品种。许多方法被证明过于昂贵和能源密集型，但 43 种干预措施被挑选出来进行进一步研究。海洋云团增亮之所以获得支持，部分原因是它理论上可以在珊瑚最需要的时间和地点提供直接的缓解。

该计划的大部分重点是帮助珊瑚适应和重新填充珊瑚礁，包括努力改善珊瑚水产养殖作业，使它们每年可以生产数百万只珊瑚，而不是数千只。对于汤斯维尔附近澳大利亚海洋科学研究所的珊瑚遗传学家 Madeleine van Oppen 来说，RRAP 计划有助于整合她的团队在协助珊瑚进化方面的工作，使它们更耐热。

她说，多亏了 RRAP，这些项目的数据现在被直接输入模型，使研究人员能够评估将新的珊瑚和微藻品种释放到野外的潜在好处和风险。该计划还提出了生态问题，例如引入新的珊瑚物种是否会传播疾病，或者更耐热的新珊瑚品种是否可能取代挣扎求生的珊瑚。

“这在某种程度上加快了从研究到该领域实施的整个过程，”van Oppen 说。

从长远来看，这些模型表明，如果不进行干预，到 2070 年，珊瑚礁上的珊瑚面积与 2020 年的水平相比可能会缩小 60% 以上（SA Condie等人 R. Soc. Open Sci. 8 , 201296; 2021）。但模拟表明，澳大利亚可以通过三管齐下的方法将这些损失减少一半，重点是繁殖耐热珊瑚、控制掠食性棘冠海星的爆发和增亮云层以消除热浪的边缘。至关重要的是，最新的模型还表明，如果没有哈里森云增亮项目提供的冷却，其他干预措施可能没有多大意义。

测试风

当哈里森的团队今年返回现场时，他们在第二艘船上安装了更强大的无人机以及其他气溶胶传感器。与前一年的实验一样，他们每次制造羽流时，都会在水滴蒸发掉约 90% 的水分后升入天空。哈里森说，可能的解释是，随着浅珊瑚沿岸的温水加热上面的空气，珊瑚礁正在创造自己的天气。

进入云层的液滴比科学家最初计算的要多，但哈里森表示，他们的雾化机可能需要扩大 10 倍——从 320 个喷嘴到 3000 个左右——以产生足够的粒子来照亮附近的云层约 30%。他的团队的模型表明，这反过来可以将当地珊瑚礁的入射太阳辐射减少约 6.5%。即便如此，该行动仍需要 800 到 1,000 个站点才能覆盖大堡礁的整个长度。

但加州拉霍亚斯克里普斯海洋研究所的大气化学家林恩·拉塞尔 (Lynn Russell) 曾研究过云增亮，她说，目前还不清楚这种咸水滴的喷雾是否会产生预期的效果。罗素还没有看到最新的——而且尚未发表的——结果，但质疑是否有足够的低层云被认为适合云增亮。

哈里森承认这种担忧，并说他的团队在珊瑚礁的南部看到了更多这样的云。他的团队的模型表明，该技术也适用于夏季珊瑚礁其他地方常见的云层。他说，即便如此，仍不清楚全面增亮云层可以覆盖整个珊瑚礁的覆盖范围有多大。需要更多的测量和详细的建模来提供答案。

目前，哈里森已经获得了两年的资金支持，他需要展示进步。 Robillot 说，RRAP 正在测试所有 43 种方法，并将重新分配资源到显示出潜力的项目。但他强调，再多的科学和工程都无法以目前的形式保护珊瑚礁。 “即使我们做了所有这些，你最终得到的系统也不会是我们今天所知的大堡礁，”罗比洛特说。 “然而，你可能会保留一个非常实用的生态系统。”

这足以让哈里森继续前进，他的团队已经在为 2022 年的实地之旅做准备。科学家们计划在更高的压力下运行雾化机，这应该会产生六倍的粒子数量，他们将使用确定粒子如何改变云的新仪器。他们还在研究一种完全不同的喷嘴技术，该技术可以将所需的喷嘴数量减少 1,000 倍。

哈里森今天比一年前更有信心，云增亮可能会在珊瑚礁上发挥作用，但如果政府未能限制碳排放，他对未来也很现实。“只有这么多云可用，而你能照亮它们的也只有这么多，”他说。“最终，气候变化只会压倒一切。”