气候变化是当今全球面临的重大挑战之一。除了减排与适应之外，地球工程作为一类潜在的气候干预手段日益受到关注。其中，太阳辐射管理通过调节地球系统的辐射平衡以减缓增温，主要包括平流层气溶胶注入、海洋云亮化和高层卷云减薄三类技术路径。现有研究多聚焦于单一太阳辐射管理方案的全球效应，而对不同方案在统一框架下区域水文响应，尤其是对中国这一季风系统复杂、水资源分布极不均衡的区域的影响，仍缺乏系统评估。

近日，清华大学深圳国际研究生院环境与生态研究院助理教授范远超团队与合作者利用挪威地球系统模式，在高排放情景背景下模拟了三种太阳辐射管理方案实施后的气候与水文响应，并以中等减排情景作为辐射强迫控制的参照目标，系统揭示了不同太阳辐射管理方案对中国“南涝北旱”水文格局的潜在影响。

他们指出赤道位置平流层气溶胶注入可能通过调节南北半球间及赤道北极间温度梯度影响大气环流，缓解中国长期存在的南北水资源不平衡问题，为统筹全球气候干预策略与区域水安全提供了关键科学依据。相关研究成果发表于《自然》旗下期刊《通讯—地球与环境》。

研究发现，尽管三种太阳辐射管理方案均能将全球升温幅度有效控制在中等减排情景的相当水平，但它们对中国区域水文气候的影响呈现显著差异。具体而言，平流层气溶胶注入可能缓解中国“南涝北旱”格局，使北方年降水及地表径流净增加、南方净减少；海洋云亮化工程则可能加剧南方洪涝风险；而高层卷云减薄与中等减排情景情景类似，可能进一步加剧北方干旱。

分析表明，赤道位置平流层气溶胶注入通过减小南北半球和赤道–极地温度梯度，引起大气环流结构调整和东亚夏季风减弱，导致东亚副热带西风急流北移、西太平洋副热带高相应压北抬，最终促使中国北方降水增加、南方减少。

该研究综合比较了三类太阳辐射管理方案，以及中度减排情景对中国水资源的潜在影响，强调了未来气候干预策略需统筹全球温控目标与区域水文效应，要高度重视不同方法的差异化风险。

作为目前研究最充分的地球工程方案之一，赤道平流层气溶胶注入不仅有助于快速缓解全球变暖、为深度减排争取关键窗口期，还可能为中国水资源管理提供更可持续的水文环境。

研究人员强调，平流层气溶胶注入等气候干预手段绝不能替代根本性减排措施，因为它既未针对气候变化的成因采取行动，也可能对地球系统其他组分带来不可预见的影响。但作为国际前沿领域，通过地球系统模式理解地球工程的区域影响及其机制，将为人类应对气候危机提供重要的前瞻性科学依据。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02708-0