改變初始狀態(tài)后，模擬的“伊尼基”颶風(fēng)從95公里外繞過了考愛島;處理二氧化碳的過程就像在雪地上如何抹掉舊腳印而不留下新腳印;在能制造可控的地震前，需要地下斷層形狀和摩擦力的精確數(shù)據(jù)。

　　干預(yù)颶風(fēng)

　　7月8日～9日，登陸古巴的颶風(fēng)“丹尼斯”造成直接經(jīng)濟損失14億美元以上，影響到800萬人。7月15日減弱為低氣壓的強臺風(fēng)“海棠”在不到一天之內(nèi)，造成臺灣農(nóng)業(yè)損失30億元，閩浙兩地820萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失80.93億元。18日，颶風(fēng)“埃米莉”以每小時約160公里的速度登陸墨西哥，引起紐約原油期貨價格震蕩。全球每年80～100個熱帶風(fēng)暴平均造成約1.5萬到2萬人死亡，經(jīng)濟損失高達60億～70億美元。

　　在衛(wèi)星和高速計算機的幫助下，對臺風(fēng)這樣的自然現(xiàn)象，人類可以清楚地預(yù)報和監(jiān)測它從產(chǎn)生到消亡的全過程，對它的到來卻無能為力。軍事高科技讀物列出的種種駭人的“氣象武器”和“地球物理武器”也只是誘災(zāi)有意，消災(zāi)無術(shù)。人工控制天氣的話題甚至在科幻小說里也不太流行，因為控制的手段和細節(jié)難以想象。

　　嚴格地說，可以科學(xué)探討的只能是人工“干預(yù)”而不是“控制”天氣。早在1948年，美國通用電氣公司科學(xué)家文森特·謝福和伯納德·馮·尼古特就分別發(fā)現(xiàn)了用干冰和碘化銀人工降雨的技術(shù)，有限地小范圍干預(yù)天氣——包括阻止簡單災(zāi)害性天氣——成為可能，比如通過催雨防止冰雹的形成。但對颶風(fēng)這樣的大規(guī)模天氣系統(tǒng)，人類擁有的能量就無法抗衡了。一場颶風(fēng)每天釋放的能量相當于美國每天發(fā)電量的8000倍。以思維大膽而著稱的美國科幻小說家，《侏羅紀公園》的作者邁克爾·克萊頓在他的《龍卷風(fēng)》（Twister）中，也只設(shè)想了提前15分鐘準確預(yù)報龍卷風(fēng)。

　　目前，氣象學(xué)家已經(jīng)清楚熱帶氣旋（在大西洋和東太平洋地區(qū)稱颶風(fēng)，西太平洋地區(qū)稱臺風(fēng)）的成因。熱帶海洋不斷蒸發(fā)形成的暖濕空氣上升后，其中的水蒸氣遇冷凝結(jié)，形成云層和降水，同時釋放出潛熱，使失去水分后的空氣變得更輕，上升得更高，外圍暖濕空氣不斷填補由此形成的低壓區(qū)，使這一過程不斷增強。在地球自轉(zhuǎn)作用下，氣旋開始轉(zhuǎn)動，最終形成臺風(fēng)/颶風(fēng)。登陸后，它會失去暖熱水汽來源，強度迅速減弱。

　　干預(yù)颶風(fēng)的最初想法可以追溯到20世紀60年代初美國政府的“雷霆風(fēng)暴”工程。其思路集中在運用當時惟一實用的影響天氣方法——云層催化技術(shù)，向風(fēng)暴眼壁外第一道雨帶拋撒碘化銀顆粒，增強這里的降雨，消耗掉海面附近的暖濕空氣，使已形成的風(fēng)暴眼半徑增大，削弱颶風(fēng)的強度。但這項計劃的效果并不理想，因為風(fēng)暴中并沒有多少過冷水蒸氣。

　　70年代對混沌理論的研究給大氣科學(xué)帶來很大促進?；煦缦到y(tǒng)對初始條件極其敏感，表面上無足輕重的隨機輸入可能迅速產(chǎn)生難以預(yù)測的結(jié)果?！皝嗰R遜流域的一只蝴蝶扇動翅膀，就可能掀起密西西比河流域的一場颶風(fēng)”，這就是著名的“蝴蝶效應(yīng)”。

　　颶風(fēng)對初始條件的敏感本是預(yù)測的難度所在，但這種敏感也很可能成為干預(yù)颶風(fēng)的關(guān)鍵。隨著近十年計算機模擬技術(shù)的成熟，風(fēng)暴復(fù)雜的發(fā)展過程已經(jīng)能用數(shù)值方法模擬出來。在NASA的資助下，美國馬薩諸塞州AER（大氣與環(huán)境研究）公司首席科學(xué)家羅斯·霍夫曼在模擬中嘗試改變了颶風(fēng)的部分參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn):大多數(shù)干預(yù)煙消云散，只有能誘發(fā)自我增強的干預(yù)才能增強到使颶風(fēng)產(chǎn)生強烈的回應(yīng)。

　　霍夫曼模擬的對象是1992年8月和9月分別席卷佛羅里達州南部和夏威夷考愛島的“安德魯”和“伊尼基”颶風(fēng)。計算表明:初始溫度改變十分之幾度，最終風(fēng)暴中心附近可上升2℃，風(fēng)速改變3～5公里/小時，中心附近風(fēng)速可改變32公里/小時。在模擬中，經(jīng)過干預(yù)的“伊尼基”颶風(fēng)雖然表面并無變化，但在6小時內(nèi)開始轉(zhuǎn)道向西，在預(yù)計路線以西95公里處繞過了考愛島。經(jīng)過人工干預(yù)的“安德魯”颶風(fēng)最大風(fēng)速從原來的三級降為普通的一級。而真實的“安德魯”是美國歷史上造成經(jīng)濟損失最大的一次自然災(zāi)害，損失250億美元。

　　霍夫曼認為，從可行性考慮，干預(yù)颶風(fēng)的方法以改變溫度較為可行。具體手段包括:在空中撒布碘化銀等增雨劑，精確引導(dǎo)云催化，剝奪颶風(fēng)眼壁擴大和增強所需的水分;在颶風(fēng)將要經(jīng)過的海面上布置一層可生物降解的油膜，降低海水的蒸發(fā)速度，直接限制颶風(fēng)所能獲得的能量;還可以用在軌道上的空間太陽能電站，將電能以微波形式向下傳送，波長被調(diào)整到最適于颶風(fēng)中的水分子吸收，引起水分子振動，加熱周圍的空氣，使颶風(fēng)強度減弱或轉(zhuǎn)移方向。當然，改變颶風(fēng)方向還需要避免危害鄰國。如果被惡意利用，則成為氣象武器。

　　目前預(yù)計，人工干預(yù)颶風(fēng)可能在10～20年內(nèi)開始小規(guī)模實驗。如果成功，世界各國也許可以考慮聯(lián)合采取措施。我國科學(xué)家也有人提出:熱帶氣旋發(fā)展成臺風(fēng)需要五六個必要條件，因此熱帶海洋每年生成的氣旋只有10%成為臺風(fēng)，如果人為地破壞形成條件，或許可以減弱臺風(fēng)。

　　處置二氧化碳

　　在剛剛推出不久的新作《恐懼之國》（State of Fear）中，邁克爾·克萊頓再現(xiàn)異類本色，書中支持地球變暖結(jié)論的只有一個律師和一個醉鬼，而反對者儼然是個英雄，一群環(huán)保主義者更被描寫成瘋子，打算引發(fā)一系列自然災(zāi)害，以數(shù)萬人的死亡來證明地球變暖趨勢的存在，最終落入食人族刀下。

　　實際上，就在2004年夏季，阿拉斯加鮭魚頭一次沒有回到出生地產(chǎn)卵，因為原來的河流變成了小溪;英格蘭和蘇格蘭附近海域卻發(fā)現(xiàn)了海馬等亞熱帶海洋生物;北極熊因為浮冰大量消融而困在北極圈邊緣的島上。過去40萬年，二氧化碳在大氣中的濃度約為180～280 ppm(表示每百萬個空氣分子中二氧化碳分子的數(shù)量)，但最近1800年由于大量燃燒礦物燃料，二氧化碳濃度到2004年已達到前所未有的379ppm。據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）預(yù)計，如果不加控制，到2100年這個濃度將達到650～970ppm，將使全球氣溫升高1.4℃到5.8℃，海平面將上升9～88厘米。目前在研究的1103種動植物到2050年將有1/3面臨滅絕，全球一共將有100萬個物種因氣候變化而消失。

　　從2001年3月起，布什政府就不支持減排二氧化碳的《京都議定書》，他們更愿意考慮采取一些牛仔風(fēng)格的生猛手段來減少二氧化碳。當年9月，美國氣候變化技術(shù)計劃總統(tǒng)委員會邀請二十幾位科學(xué)家參加了“快速或嚴重氣候變化的反應(yīng)方案”研討會，與會的包括勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的一些專家，他們在長期試驗核武器的過程中，對用“地球工程”手段影響氣候頗有見解。該實驗室的物理學(xué)家，美國全球變化研究計劃的高級科學(xué)家米切爾·馬科克拉肯說:“我們無意中已經(jīng)改變了氣候，為何不有意地平衡一下呢？”

　　一個辦法是將二氧化碳儲存在地下。從2000年7月開始，加拿大薩斯卡徹溫省東南角韋伯恩城外方圓181平方公里的油田實施了世界上最大規(guī)模的碳埋藏行動——韋伯恩工程。一根伸到地下1219米深處的鋼管每天向地下泵入5000噸加壓的液化二氧化碳，一方面將石油從多孔的巖石中擠出來，同時將二氧化碳存入地下。這些加壓到超臨界狀態(tài)的二氧化碳密度極大，黏性強，更像是液體，應(yīng)該能在地下儲存數(shù)千年。該項目由加拿大石油天然氣公司EnCana和石油技術(shù)研究中心合作，投資1300萬美元，已經(jīng)處理了600萬噸二氧化碳，相當于燃燒5億加侖汽油產(chǎn)生的后果。到2033年該工程將儲存2500萬噸二氧化碳，項目經(jīng)理邁克爾說:“相當于680萬輛汽車一年不上路?！?/p>

　　存在了數(shù)百萬年的地下鹽水層能儲存更多的二氧化碳。人類每年向大氣排放約280億噸二氧化碳，地質(zhì)學(xué)家估計地下鹽水層和地下水能容納200萬億噸，但危險在于:今后勘探油氣資源時可能使某個鹽水層失壓，二氧化碳還可能通過地下巖石的自然裂縫緩慢滲出，在地下室或地窖內(nèi)匯聚，威脅人員安全。麻省理工學(xué)院能源與環(huán)境實驗室的霍華德·赫爾佐格說:“問題是集中的二氧化碳并不多，還有太多的二氧化碳氣體散布在空氣中，收集、壓縮和運輸都需要資金，美國等多數(shù)國家都沒有法律要求燃燒石油燃料的電站承擔這項義務(wù)?！?/p>

　　1999年3月，哥倫比亞大學(xué)地球工程中心的物理學(xué)家克勞斯·拉克勒就提出建造巨大的過濾器，像捕蠅紙一樣捕獲二氧化碳分子，再用氫氧化鈉或氫化鈣等化學(xué)物質(zhì)將其吸附，最后將二氧化碳分離儲存，化學(xué)物質(zhì)可循環(huán)使用。亞利桑那州全球研究技術(shù)公司的艾倫·萊特與拉克勒合作研制的風(fēng)清洗機將在兩年后完成。拉克勒計算:一個大屏幕等離子電視大小的裝置每年可捕捉25噸二氧化碳，相當于每個美國人每年給大氣增加的數(shù)量，約60米高，50米寬的工業(yè)化裝置每年能留住約90000噸。矛盾的是，分離二氧化碳的過程本身也需要來自礦物燃料的能量。赫爾佐格說:“要捕獲人類增加到大氣中的所有二氧化碳，需要的清洗塔將占滿至少相當于一個亞利桑那州的面積?！?/p>

　　2002年1月5日，新西蘭斯克里普斯海洋學(xué)研究所的研究船“雷弗勒號”在南大洋海面傾倒了約2724公斤鐵粉，以檢驗海洋學(xué)家約翰·馬丁十年前提出的假說:“給我半船鐵，我就能給你制造一個冰期。”南大洋礦物質(zhì)和營養(yǎng)豐富，卻奇怪地缺少海洋生物，馬丁的結(jié)論是這片海洋“貧血”（缺鐵），制約了浮游生物的生長。加鐵，刺激消耗二氧化碳的浮游生物的生長，或許能使地球冷下來。這次行動的首席科學(xué)家，加州莫斯·蘭丁海洋實驗室主任肯尼斯·科爾認為:試驗成功地證明了少量的鐵就能促使浮游生物大量生長。估計只需一磅鐵（0.454公斤），就能催生足以吸收100000磅二氧化碳的浮游生物?！凹词惯@個過程的效率只有1%，也只需要一毛錢（美元）就能消耗掉半噸碳?！钡茖W(xué)家對大規(guī)模試驗仍非常謹慎，因為對深海環(huán)境還了解太少。雖然這是目前最簡單最便宜的減少二氧化碳的方案，但科爾也承認:仍然不清楚這對海洋其他方面和食物鏈的連鎖反應(yīng)，一個擔心是大量浮游生物在消耗二氧化碳的同時也會揮霍其他營養(yǎng)成分，而由深海洋流從南大洋帶向北方的富于營養(yǎng)的海水是很多魚類的命脈?！拔覀兛赡軣o意中使海洋變得荒蕪”，科爾說。

　　美國西部名勝大峽谷其實是世界上最大的二氧化碳貯藏室之一。數(shù)億年前這里是大海，富含二氧化碳的海水緩慢地與其他化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)，形成碳酸鈣（石灰石），也就是今天大峽谷巖壁上的那些粉紅帶，有的厚達150米以上。但這個自然過程實在太慢，亞利桑那州立大學(xué)的金水材料科學(xué)實驗室試圖加速這個過程，他們將經(jīng)過壓縮、加熱的二氧化碳與蛇紋巖、橄欖石混合，在碳酸氫鈉的催化作用下，轉(zhuǎn)化為與石灰石相似的碳酸鎂。這個方案只是一個良性自然過程的加速，但處理每噸二氧化碳約70美元的成本還是太高，而且加熱過程也要燃燒礦物燃料。

　　另一類方案是直接對付陽光。全球海洋上空每天都有約1/3被層積云覆蓋，科羅拉多州國家大氣研究中心的約翰·萊瑟姆1990年就提出:將海上層積云的反射率只增加3%，多反射掉的陽光就能解決全球變暖。為此，英國愛丁堡大學(xué)工程設(shè)計教授史蒂芬·索爾特設(shè)計了由GPS控制的無人風(fēng)力船，能在熱帶海域揚起海水，為云層增加細小的鹽粒，形成更多小水滴，使云層更白。每艘船利用4副18米高的弗萊特納旋翼行駛，其頂部的葉輪將海水水霧噴向空中。索爾特估計:要解決全球變暖，“也許需要5000～30000艘這樣的船只”。這個想法原來被認為荒誕不經(jīng)，現(xiàn)在也開始得到一些認同，它的優(yōu)點是容易精確調(diào)節(jié)，但缺陷是鹽粒子太小，有可能只適合形成層積云而無法形成雨云，會給下風(fēng)方向帶來干旱。

　　用鏡子反射陽光是最具野心的方案，勞倫斯·利弗莫爾實驗室的物理學(xué)家洛厄爾·伍德經(jīng)過10年研究，提出的方案是:用直徑僅百萬分之一英寸的鋁線編成間距千分之一英寸的網(wǎng)，它并不阻擋而是過濾陽光，使一些紅外輻射無法到達地球大氣，植物的光合作用不受到影響。它的優(yōu)點是運轉(zhuǎn)不需要成本，將太陽輻射偏轉(zhuǎn)掉1%，就能穩(wěn)定氣候，這需要面積達155萬平方公里的網(wǎng)，雖然也可同時使用幾個小一些的網(wǎng)，但把這樣大的東西送入軌道仍是極大的挑戰(zhàn)，還不用說巨大的成本，因此它最好是在其他手段失敗時采用。

　　釋放地震

　　2004年12月26日8時58分49秒，印度洋板塊與亞歐板塊的碰撞將數(shù)百萬年積聚的能量從蘇門答臘島海面以下17萬米的地下釋放出來，相當于2.5萬顆長崎原子彈，這次海嘯在奪去20多萬生命的同時，甚至永久縮短了地球自轉(zhuǎn)周期。

　　對大氣層，不管辦法是否有效，人類至少有更多觀測，也有很多施加影響的余地，但對地震和海嘯，目前主要的辦法還是加強監(jiān)測和預(yù)報。20世紀90年代初，美國和日本就在太平洋建立了海底地震監(jiān)測網(wǎng)，現(xiàn)在的問題是全球監(jiān)測的覆蓋面不夠，2004年海嘯發(fā)生前印度洋就基本沒有監(jiān)測點。英國倫敦學(xué)院的比爾·麥圭爾提出警告:非洲海岸外的拉·帕爾馬島上的庫布雷·維伊加火山如果噴發(fā)，相當于紐約曼哈頓島面積的巖石就會濺入大西洋，激起相當于300層樓高的大海嘯，26米高的巨浪9個小時內(nèi)就會沖到佛羅里達州的卡納維拉爾角。夏威夷大學(xué)的科學(xué)家說，12萬年前在太平洋曾發(fā)生過類似情景，當時莫納羅亞火山將近500立方公里的巖石濺入海中，掀起250米高的海嘯?？茖W(xué)家們建議，在非洲海岸某些地方建立監(jiān)測點成本不算太高，但可能挽救美國。利用干涉測量合成孔徑雷達（InSAR）和GPS定位技術(shù)，已經(jīng)可以隨時監(jiān)測重要地區(qū)陸地的細微形變，這是地質(zhì)斷層斷裂或火山爆發(fā)的前兆。

　　其實，對地震的控制也有大膽設(shè)想。40年前，工程師們就知道向地下井中注入液體，偶爾會引發(fā)小地震，因為水潤滑了巖石表面。此后出現(xiàn)了大量向斷層內(nèi)注水來釋放地震能量的設(shè)想，支持者認為:地震是斷層中積累的應(yīng)力的突然釋放，如果能讓這種應(yīng)力用更長的時間，通過一系列更小的震動來釋放，結(jié)果就不會有那么大的破壞。引發(fā)地震總比無法預(yù)料的地震安全，因為當?shù)毓姾途仍藛T可以有準備。

　　不過，地質(zhì)學(xué)家警告:用一群小地震代替一次大地震實際上可能更危險。美國地質(zhì)勘測局地震災(zāi)害組的首席科學(xué)家威廉·埃斯沃斯指出:“里氏震級的每一級地震能量都會成倍增加，大約要1000次6級地震，才能緩解掉一次8級地震的能量。另一個難題是很多斷層直到地震發(fā)生時才被發(fā)現(xiàn)?！奔又堇砉W(xué)院的地球物理教授托馬斯·阿倫斯說:“小地震可能很容易失控?！痹谀苤圃炜煽氐牡卣鹎?，需要地下斷層形狀和摩擦力的精確數(shù)據(jù)，哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地球觀測臺副主任阿瑟·勒納-拉姆說:得到這些數(shù)據(jù)還是“一個近期無法解決的成像難題”。