一項新研究表明，利用平流層氣溶膠噴射（SAI）的熱反射粒子聚焦於兩極，有望使地球兩極降溫2°C，並重新凍結北極和南極。研究人員表示，該計劃“在常規技術下是可行的，成本相對較低”。雖然副作用可能是令人討厭的，政治上也幾乎不可能，但該計劃提供了一種方法來減緩或扭轉因極地冰層崩潰而預計的災難性的海平面上升。
SAI是一個極具爭議性的想法，其靈感來自於大型火山爆發后的冷卻效應。這些自然事件向空氣中噴出大量的塵埃、火山灰，通常還有二氧化硫。前兩者會產生陰影效應，造成幾個小時的短暫冷卻效果，但二氧化硫往往會上升到高空平流層，在那裡與水分子結合，形成硫酸顆粒，並保持長達三年的時間，將太陽輻射反射出去，造成持久的表面冷卻效果。
因此，SAI背後的想法是將二氧化硫裝入高空飛機，並在高空向大氣層噴洒，模仿火山的冷卻效果。到目前為止，情況不錯。請注意，硫酸最終離開大氣層的方式是結合成越來越大的水滴，最終變得足夠重，作為酸雨落到地球上，正如你所想象的，這對植物、魚類或動物都不是好事。而且，所有的硫氧化物都是令人討厭的吸入物，如果經常吸入，會傷害肺部並導致哮喘和支氣管炎。
到目前為止，大多數SAI的研究和建模都集中在將這些氣溶膠部署在全球各地。但是有越來越多的科學家開始研究只在南北兩極進行。在這個階段，北極和南極感受到的氣候變化的影響比世界其他地方要嚴重得多；它們變暖的速度是全球平均水平的幾倍，導致巨大的冰結構崩潰和融化。每個氣候模型都考慮到了由此產生的海平面上升，這將對全世界產生災難性的影響。
顯而易見，沒有科學家願意讓空氣中充滿硫磺，讓最後剩下的北極熊和企鵝淋酸雨，或者給碳排放者提供任何借口不清理他們的行為。但是，面對我們目前的軌跡，即北極地區的夏季海冰將在2050年或更早的時候或多或少地消失，人類發現自己處於一個兩難境地中。所有的選擇都需要擺在桌面上，進行評估，並在某種程度上儘早準備好，以便有所作為。
因此，對SAI的研究正在迅速推進，將其集中在兩極–一種被稱為次極地部署的方法–可能會比全球模式以更少的資金和酸雨帶來更好的回報。之前的研究表明，春天和初夏可能是最有效的季節，而且只在一個極地做這件事可能會對全球天氣產生不對稱的影響，所以可能審慎的做法是針對兩個極地，用一個隨季節旅行的機群。
一項新研究來自於一個相當廣泛的貢獻者，它深入研究了針對“重新凍結”北極和南極的兩極SAI項目可能是什麼樣子，它將花費多少，以及設備和技術差距可能在哪裡。
該研究提出了將南北兩極冷卻2°C的名義目標，並指出在過去50年中，北極的溫度已經上升了3°C（5.4°F）以上。它建議在60度緯線上注入氣溶膠，大約是北半球的奧斯陸、赫爾辛基、阿拉斯加的霍默和西伯利亞的馬加丹的緯度，並與南半球的巴塔哥尼亞的南端持平。在這些緯度，有可能更便宜地完成工作，因為對流層位於較低的高度，你的飛機不必飛得那麼高。這項研究選擇了13公里（42,600英尺）的高度。所釋放的粒子將緩慢地向兩極漂移，集中其影響。
為了達到2°C的結果，該計劃每年將向每個極地注入6.7噸的二氧化硫，要求每年提供令人瞠目結舌的總計134噸的材料。
該研究繼續研究物流問題，發現現有的飛機無法將足夠的有效載荷運到足夠的高度來完成工作。目前最接近的是軍用空對空加油機，但這些飛機無法在不大幅減少有效載荷的情況下達到目標高度。例如，麥克唐納-道格拉斯 KC-10 Extender 可以攜帶大約128,801磅（58,400公斤）的有效載荷進入噴洒區，但這只是它設計的有效載荷的22%，。
研究報告建議採用一種專門建造的平流層飛行器，稱為SAIL-43K，這是以前指定用於在靠近赤道的地方執行更高SAI任務的飛機的降級版。該機每次任務將攜帶167,971磅（76,190公斤）的有效載荷，但其起飛重量將比KC-10輕約77,000磅（35,000公斤）。
為了達到冷卻目標，該項目將需要125架專門建造的SAIL-43K，在每個極點四個月的注入期中，每天總共飛行1458次。這些飛機將起飛，爬升30分鐘，在兩分鐘內排出所有裝載的二氧化硫，然後在接下來的30分鐘內回落，並在接下來的一小時內再次裝載並為下一次任務補充燃料。
在北半球，有很多適合此類行動的機場；幾乎整個60度緯線都在陸地上。在南半球，事情變得有點麻煩，因為在南巴塔哥尼亞真的只有幾個機場有合適的跑道。這些機場的緯度更接近54度，但研究小組計算，他們在這個緯度上排放二氧化硫會比向南飛行490海里到60度獲得更好的結果。
這些機場將需要升級，以處理每小時110次的運營，或比目前世界上最繁忙的機場多一點–這在南半球將是一項巨大的工程，因為巴塔哥尼亞的機場開始時非常少。這項巨大的基礎設施工作可能需要與開發和製造125架飛機一樣長的時間–在決定實施該計劃后約15年。這本身就不是一個快速或複雜的過程，而且需要在某種程度上就一項計劃達成全球協議，這將對生活在有關緯度地區的人們產生不成比例的影響。
就金錢而言，這個項目的 “相對較低的成本”將是每年約110億美元，該團隊說。這聽起來可能很多，但它大約是具有相同冷卻目標的全球SAI努力的價格的三分之一，而且研究人員指出，“相對於應對氣候變化的影響或原因的其他可能戰略，SAI仍然非常便宜”。
雖然被校準為使極地溫度下降2℃，並開始重新凍結兩極的海冰，但這個項目將有一些不需要的副作用。研究人員指出，添加到平流層的硫化合物可能會通過一些不同的影響來影響臭氧濃度，從而可能減緩或逆轉南極臭氧洞的恢復。它指出，二氧化硫和相關酸雨沉積物的影響對人類和更廣泛的生態系統都是危險的，需要更多的研究。它還預計會有一些平流層加熱。
此外，飛機本身只能通過燃燒噴氣燃料，使用今天的技術來運行。這個惱人的事實，加上在地面上建立所有必要的基礎設施所涉及的排放，再加上製備二氧化硫所涉及的排放，意味着極地SAI項目將有一個相當大的碳足跡，儘管這隻代表整個航空部門排放量的 “邊際 ”增加。
然而，研究人員總結說：“雖然尚未確定任何SAI計劃的物理或社會影響將被證明是積極的，但似乎很清楚，一個專註於大幅冷卻世界極地和亞極地地區的計劃在後勤上是可行的。這可以阻止並可能扭轉地球冰凍圈中最脆弱地區的海冰、陸冰和永久凍土的融化。這反過來又會大大減緩全球海平面的上升。”
因此，簡短的回答：是的，我們可以重新凍結兩極，同時盡量減少對大部分人類和農業的風險。但是，我們需要整個世界都同意，海平面上升是一個比大規模的SAI計劃的影響更糟糕的結果，特別是對於生活在影響集中的地區的大約1%的人口。
這項新研究的主要作者Wake Smith在一份新聞稿中說：“對於部署氣溶膠來冷卻地球，人們普遍存在着明智的恐懼。但是，如果風險/收益等式在任何地方都能得到回報，那就是在兩極。儘管在一個迅速變暖的世界中，這可能會改變遊戲規則，但平流層氣溶膠注射只是‘治療’氣候變化的‘癥狀’，而不是根本的疾病。它是阿司匹林，不是青霉素。它不是去碳化的替代物。”
該研究在《環境研究通訊》雜誌上開放獲取。