缓解全球变暖用十亿高尔夫球？

早在20世纪60年代，美国研究人员就建议在海洋上放置数十亿个白色漂浮物体，如高尔夫球，以反射阳光。

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数十亿个高尔夫球被扔在海面上反射阳光。这能缓解全球变暖吗？20世纪60年代的美国科学家确实想过这个问题。

关于如何人为影响气候的地球工程研究曾被认为是科幻小说中的场景。一些早期的计划非常激进。随着相关技术的日益成熟和气候形势的日益严峻，越来越多的科学家正在认真考虑在这方面采取措施。

地球工程，曾经被认为是一个可怕的科幻情节，已经受到越来越多的关注，因为它可以防止失控的气候变化。根据一系列可怕的科学警告，大幅减少碳排放是当务之急。再加上最近大气中二氧化碳浓度的激增，越来越多的科学家表示，是时候认真考虑这些有争议的技术了。

“我们的时间已经很紧了，”地球工程倡导者之一、前英国*首席科学家王冠淇在去年秋天的一次会议上说。“我们在未来十年的行动将决定人类在未来一万年的命运。”

金在2015年帮助达成了巴黎协议，但是他认为仅仅减少温室气体排放还远远不足以避免灾难。他正在剑桥大学建立一个气候修复中心，他认为这“将是非常必要的”，并将成为世界上在这一领域的第一个主要研究中心。它关注的技术包括一系列限制太阳辐射到达低层大气的措施，例如向平流层喷洒硫酸盐粒子气溶胶，或者通过高桅杆将海水中的盐粒子泵入极地上空的云层，使云层变得更亮，反射更多的阳光，从而冷却快速变暖的极地地区。

美国科学家也在这个领域做研究。美国国家科学院去年10月发起了一项关于太阳反射技术的研究，以评估其可行性、影响、风险和管理需求。美国国家科学院院长玛西娅·麦克纳特(Marcia McNutt)表示:“我们没有时间来减缓灾难性的气候变化，其中一些干预措施...将来可能需要考虑。”

这项研究的参与者于4月下旬在华盛顿特区举行了第一次会议。演讲者中有哈佛大学物理学家大卫·基恩，他开发了专利技术，利用化学物质直接从大气中去除二氧化碳。海洋云层增亮项目的凯利·万瑟也研究了将海盐和其他物质散射到云层中是否能有效地将更多的阳光反射回太空。该项目正在为未来的实地实验做准备。

十亿个高尔夫球

是否要对气候进行地球工程以防止全球变暖，讨论几乎与气候变暖的威胁一样长。早在20世纪60年代，美国研究人员就建议在海洋上放置数十亿个白色漂浮物体，如高尔夫球，以反射阳光。1977年，奥地利国际应用系统分析研究所的塞萨尔·马切蒂讨论了一种捕获所有欧洲二氧化碳排放并将其注入下沉的大西洋洋流的方法。

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1982年，苏联科学家米哈伊尔·布迪克(Mikhail Budyko)提议将硫酸盐粒子注入平流层，将阳光反射回太空。1995年，英国研究人员首次进行实验，探索向海洋中添加铁是否能促进吸收二氧化碳的藻类生长。两年后，氢弹的发明者爱德华·泰勒提出了在太空中放置巨型反射镜的想法。

直到现在，许多气候科学家仍然认为这些提议非常非主流，如果不是毫无根据的话。他们指出，这些提议削弱了减少温室气体排放的紧迫性。去年4月，一组科学家在《自然》杂志上写道，声称太阳能地球工程“怪异且令人不安”...让人想起科幻小说”。

然而，这种情绪正在逐渐改变。全世界的科学家已经达成广泛共识:《巴黎协定》的目标是将全球气温上升控制在2摄氏度以内，而我们实现这一目标的时间窗口正在迅速缩小。

二氧化碳排放量的增长一度短暂停滞，这给2015年和2016年的人们带来了希望。现在这个希望已经破灭了。波茨坦气候影响研究所的科学主任约翰·罗奇·斯特罗姆(Johan Roch Strom)说，当我们应该朝着到2030年将碳排放量减半的目标前进时，碳排放量的增长率已经恢复。大气中的二氧化碳被认为是地球的温度调节器。它的浓度现在是415ppm，并且以每年近3ppm的速度增加，达到300万年来的最高水平。“我们只有两年时间来扭转曲线的下降趋势，”洛克斯特罗姆说。

一些专家认为，我们可能会面临这样一个时刻，即没有其他办法来实现国际社会在1992年地球首脑会议上签署《联合国气候变化公约》时所作的承诺，即防止“人类活动对气候系统的危险影响”。牛津大学环境变化研究所的迈尔斯·艾伦指出:“我们并没有试图减少碳排放。每年有400亿吨二氧化碳排放到大气中。我们很乐意委托子孙后代来解决这个问题。”

将硫酸盐扩散到大气中？

目前，正在讨论一些可能的地球工程计划和时间表。以哈佛大学太阳能地球工程研究项目执行主任格诺特·瓦格纳去年秋天宣布的计划为例:

在未来的15年里，装载着硫酸盐颗粒的飞机将从世界各地的机场起飞，以应对气候变暖影响的逐渐恶化。飞机将飞行到65000英尺，比目前的航线高度高得多，并将把它的内容喷到平流层:第一年将有4000个飞行计划，第二年有8000个，第三年有12000个，以此类推。在15年内，专门建造的高空舰队每年将运送60，000次航班的大罐硫酸盐。

这一层厚厚的粒子，类似于火山爆发的喷出物，将太阳辐射反射回大气，进入太空，对抗气候变化。该计划受到一次著名的火山爆发的启发——1991年菲律宾皮纳图博火山的爆发产生了大量的硫酸盐颗粒，导致全球气温在未来两年下降了0.6摄氏度。该项目计划连续15年人为制造“火山爆发”，预计将全球变暖降低0.3摄氏度，相当于这一时期预期气温上升的一半。

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一个项目模拟了火山的爆发，其灵感来源于1991年菲律宾皮纳图博火山的爆发。

Wagner和一位合著者说硫酸盐喷洒“非常便宜”，在部署的前15年每年花费不超过20亿美元，这比直接减排要便宜得多。那么问题解决了吗？不完全是。事实远非简单。

首先，绝大多数硫酸盐颗粒在空气中停留时间不会超过两年，比如从皮纳图博火山喷出的那些。飞机将不得不继续在空中飞行，喷洒越来越多的硫酸盐，否则全球变暖将变得更加严重。

另一方面，尽管硫酸盐包裹可能会降低全球温度，但抑制太阳辐射可能会导致天气系统和降雨模式的重大变化，因为这些天气事件大多是由太阳能驱动的。保证20亿人食物供应的亚洲季风可能会消失。积聚在大气中的二氧化碳还会产生许多其他影响，如海洋酸化。

英国埃克塞特大学的彼得·考克斯指出:“即使是世界顶尖大学的研究人员也要求部署这样一个激进的计划，这证明了气候变化问题的紧迫性。”与此同时，这也带来了一些担忧:谁将对这些措施负责？

牛津大学地球工程项目的史蒂夫·雷纳说:“这项技术的潜在冲突...可能会很大。”十年前，他帮助起草了《牛津原则》，呼吁“公众参与地质工程决策”，并将其监管视为“一项公共利益”。但是在这个关键时刻，这个原则还有用吗？我们能把气候问题托付给哪些世界*？

一些评论者还说，仅仅研究这项技术也会产生道德风险，因为它意味着可能有一个简单的解决全球变暖的办法，这将鼓励我们继续依赖化石燃料。伦敦帝国理工学院的大气物理学家乔安娜·黑格(Joanna Haigh)表示，平流层硫酸盐计划“可能会鼓励在减排方面采取更弱的行动”。

把铁屑扔进海里？

牛津大学的地球工程项目将地球工程定义为“为应对气候变化而对地球自然系统的有意大规模干预”。干预手段主要包括两种:一种是保护地球免受太阳辐射，平流层硫酸盐覆盖是最快、最有效和成本最低的；另一种是从大气中去除更多的二氧化碳或其他温室气体，超出自然现有的自净能力，以实现所谓的负排放。

目前，海洋吸收了大量的二氧化碳，还有另一种方法可以让它们吸收更多的二氧化碳，这很可能被列入剑桥研究小组的议程，那就是在海洋中散布铁元素来刺激藻类的生长。理论上，这将使藻类繁盛，从水中吸收更多的二氧化碳，从而从大气中吸收更多的二氧化碳。然而，一些人担心藻类的繁殖会影响海洋食物链，其他人质疑这种局部吸收是否能增加海洋对碳的整体吸收。

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另一种方法的效果更容易测量和评估，即从大气中去除二氧化碳，例如大规模部署能够从环境空气中吸收二氧化碳的设备(称为直接空气捕获)，或者通过其他更自然的方法，例如在大面积土地上种植树木和其他能够吸收碳的作物。收获的生物质可用作发电站的燃料，燃烧产生的废气可被新作物吸收，因此净排放量为零。

将生物质燃烧与捕获和掩埋发电厂碳排放的技术相结合。这种集成技术被称为碳捕获和碳存储生物能源(BECCS CS)，它有可能实现负碳排放。理论上，燃烧得越多，从空气中吸收的二氧化碳就越多。

联合国*间气候变化专门委员会(IPCC)在2014年发布的第五次评估中积极采用了BECCS。该报告称，将气温保持在2摄氏度以下的大部分愿景需要“在本世纪下半叶获得并广泛部署BECCS和植树造林。”

别说，这真的有可能。生物质燃烧在发电站越来越受欢迎。碳捕获和存储(CCS)是一项成熟的技术，尽管它尚未得到大规模应用。本月，欧洲的鹿特丹港、安特卫普港和根特港宣布，它们将联合推进一项计划，每年向附近的近海气田注入1000万吨二氧化碳，这将极大地改善这一状况。

然而，一些批评家说，BECCS有许多问题，对土地的巨大需求是其中之一。用来提供燃料的森林通常是单一树种的快速生长的森林，如桉树和金合欢。如果农民的土地被用来植树，谁来为世界提供食物？然而，如果土地来自现有的天然林，那么根据伦敦大学的西蒙·路易斯的说法，由于人工林的碳含量通常只有成熟天然林的5%，所以BECCS的碳效率将大大降低。

可能是我们最好的计划

可能有更简单的解决办法。也许最好的答案是回归自然——恢复自然森林。许多环保主义者最近表示支持这种“自然”解决气候问题的方法，从企业环保主义者如自然保护协会到反资本主义者如英国专栏作家乔治·蒙比尔特。

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这一计划的试金石是2017年由跨国公司的布朗森·格里斯康和其他24位合著者发表的一篇论文。文章指出，从现在到2030年，通过促进自然生态系统的发展，可以以更高的成本效益实现维持全球气候稳定所需措施的近三分之一，每年从空气中吸收的额外二氧化碳将达到110亿吨。这些具体措施主要包括重新造林、更好的土壤管理、保护富含碳的湿地(如泥炭地)，以及在农田中种植更多的树木。

支持者认为，上述措施不仅是减排的替代方案，也是“通往零排放经济的生态桥梁”该计划符合牛津大学对地球工程的定义，尽管他们试图避免使用这个术语。

这一措施的科学研究案例也令人信服。这在很大程度上可以在现有的被破坏和退化的森林中实现。世界资源研究所估计，全球有770万平方英里的森林因森林砍伐或轮作而退化，但这些森林是可以恢复的，总面积是加拿大的两倍。

康涅狄格州大学的生态学家、《第二次生长》一书的作者罗宾·查兹登认为，在贫瘠的土壤上种植一些植物，尤其是固氮植物，有助于土壤恢复。但最重要的是，森林将在适当的条件下自然再生。

事实上，自然再生通常是比人工栽培更好的计划。因为“在自然循环中允许优势物种的自然选择将显示出更强的区域适应性和功能多样性，”她说。今年3月，包括查兹登在内的87名研究人员发表的一项研究得出结论，“次生林正在以非常快的速度恢复”，它们80%的原始物种通常可以在20年内恢复，而整个画面可以在50年内恢复。

这似乎是一个双赢的局面，可以实现地球工程层面的气候惠益，而不会产生不良影响。埃克塞特大学的蒂姆·伦顿是地球工程研究的支持者，他说这将是一个非常理想的解决方案:“我反对类似于在平流层引入硫酸盐气溶胶的新措施，但我支持模拟和增强自然反馈闭环系统，如退化森林的恢复。”

他还认为，这项措施将加强生物圈的自然自我调节能力。英国科学家詹姆斯·洛夫洛克称这种能力为盖亚，所以伦顿提出了一个新的术语来描述我们需要做什么——不是地球工程，而是盖亚工程。

这篇文章首次发表在耶鲁环境360，作为气候咨询项目的一部分。

最初的标题是“十亿个高尔夫球扔进海里以缓解全球变暖”？》