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未能做出艱難的決定來減少溫室氣體排放，使人類面臨日益嚴峻的氣候情景。但有一種方法可以爭取時間：地球工程。
改造地球控制系統的想法並不適合膽小的人。即使是倡導者也承認，任何試圖設定地球恆溫器的嘗試都充滿了傲慢和風險。
一些想法是科幻小說中的情節：15萬億面鏡子被放置在軌道上，以遮蔽地球免受太陽光線照射；一支由20公里高的飛艇組成的艦隊，不斷向平流層輸送硫磺；一支由機器人控制的船隻組成的艦隊在世界海洋中巡邏，向天空噴灑海水以產生反射雲。
其他的則比較平淡：種植樹木以吸收二氧化碳或將屋頂漆成白色以反射陽光。大多數未經證實。所有這些都有主要的缺點。沒有一個能抵消海洋酸化。
但是，隨著政治家們面對試圖擺脫化石燃料的經濟體的醜陋現實，正在尋找一種策略，如果氣候變化迅速或以糟糕的方式發生，這種策略將會奏效，因此，這個概念正獲得越來越多的關注。
“大多數仔細研究過這些選項的分析師都得出結論，擾亂地球是魯莽的，”加州大學聖地亞哥分校國際關係學教授大衛·維克多說，他專攻能源和氣候政策。“這種情況正在改變。”
這種情況正在改變，很大程度上是因為就大幅度減排達成任何形式的國際協議的可能性正在暴跌，即使科學家們發現有證據表明，這些排放有可能使地球氣候不穩定到人類歷史上前所未有的程度。
科學家們警告說，如果這些預測成真，那麼任何對全球範圍內的減排後果的擔憂，與面臨海平面上升、灼熱的沙塵暴和野蠻的饑荒的人們發出的無法安慰的懇求相比，都將黯然失色。在絕望的領導人轉向未經檢驗的技術之前，世界需要了解地球工程的陷阱。
實際應用可以追溯到冷戰時期，當時俄羅斯和美國軍方都開始人工降雨，試圖引發降雨。當林登·約翰遜總統被告知全球變暖的嚴重影響時，他的科學顧問開出的唯一解決方案就是地球工程。
然而，多年來，它一直是一個禁忌——因為擔心如果氣候控制被視為一種可行的選擇，世界各國領導人減少排放的壓力可能會減輕。
這種情況在2006年發生了變化，當時諾貝爾獎獲得者、荷蘭烏得勒支大學海洋和大氣系統研究所的名譽教授保羅·克魯岑在《氣候變化》雜誌上發表了一篇具有開創性意義的文章。
減排是首要任務，克魯岑在他的八頁文章中重複道。但考慮到氣候變化對生態系統的災難性影響——以及國際社會對必要減排的政治回應“令人極其失望”——必須探索地球工程作為潛在的逃生路線。
他寫道：“它的可能性不應該被用來為不充分的氣候政策辯解，而僅僅是為了創造一種對抗潛在劇烈氣候變暖的可能性。”
克魯岑和其他氣候科學家在開展地球工程研究的必要性與參與實際地球工程的決定之間劃了一條明確的界線。
科學家們說，前者至關重要：在危機來襲以及被絕望的公民所逼迫的政府尋求緩解之前，社會必須瞭解地球工程計劃的侷限性和影響。後者是一個政治決定。
這個決定——充滿了哲學、道德和實際問題——越來越被視為任何氣候計劃的關鍵組成部分。
卡爾加里大學可持續能源、環境和經濟研究所能源和環境系統小組主任大衛·基思說：“原因是其不確定性。即使我們明天將排放量降至零，我們仍然會面臨氣候風險。”
“嚴酷的現實是，進行地球工程可能比不進行地球工程對自然更好。最好是不要將二氧化碳排放到空氣中，但現在已經完成了。”
即使是研究這門科學本身也有其自身的危險。科學家們沒有辦法在足夠大的規模上進行測試地球工程方案，以提供可靠的資料，而又不會使全球廣大地區面臨副作用的風險。
對於羅格斯大學的哲學家馬丁·邦茲爾來說，這種困境使得現在的地球工程與其說是道德問題，不如說是方法論問題。
邦茲爾說：“進行實驗以充分回答風險和收益的平衡是否值得嘗試地球工程將極其困難。”他研究過地球工程，並且是皇家學會召集的倫理小組的成員，該小組旨在探討地球工程的道德影響。
然而，幾位科學家認為，我們需要嘗試。地球工程能力對於降低氣候風險和減排的必要性一樣重要。
許多研究人員擔心，工業排放已經將地球推到了氣候變暖的所謂“可容忍視窗”之外。全球平均氣溫已經比工業化之前升高了1攝氏度，考慮到自然迴圈中的時間滯後，另外1攝氏度的升溫可能已經購買但尚未交付。大氣中的二氧化碳濃度已經比過去210萬年中的任何時候高出40%，北極的升溫速度比任何人預測的都要快，而且科學家們已經在全球範圍內報告了主要物種的衰退。
科學家們說，為了將氣候保持在人類存在的大部分時間裡所知道的這個視窗內，工業化國家的排放量需要在未來幾十年內下降80%或更多。聯合國今年12月在哥本哈根舉行的氣候談判旨在建立一個框架來實現這一減排，但氣候分析師幾乎沒有看到任何協議很快就會出現的跡象。
但是，無論哥本哈根會議的結果如何，行星工程都可能仍然是社會未來的一部分。首先，邦茲爾說，即使嚴格執行可行的國際條約，大氣中的二氧化碳水平最終也會高於商定的水平，這是一個所謂的“超調”，可能會使氣候超出可容忍的視窗，併產生災難性的後果。其次，他補充說，“即使達成協議，如果人們認為世界真的會遵守協議，那他們就太天真了。”
實際上，由於社會控制排放的主要策略效果不佳，而且氣候可能比科學家和政策制定者認為的對排放更敏感，因此後代將不得不接受地球工程。
維克多在最近發表在《牛津經濟政策評論》上的一篇文章中寫道：“透過減排來實際阻止全球氣候變化的政治是令人討厭、野蠻和無休止的。相比之下，地球工程以看似很小的成本提供了及時的好處。”
這些好處是具有欺騙性的。而且，維克多強調說，其中存在許多風險。
如今，大多數方案都側重於增強地球的反照率或反射率，部分原因是它在技術上可行、便宜且相當容易逆轉或撤銷。
更多的雲層會反射光線，因此有些人建議向天空噴灑海水，希望氣溶膠能夠增強雲層的形成。但這可能會改變降雨模式，並帶來乾旱的風險。其他人建議將每個屋頂都漆成白色。但邦茲爾說，這最多隻能抵消兩年的排放量。
如今，最受歡迎的選擇是將反射陽光的硫顆粒注入高層大氣，這僅僅是因為，正如維克多指出的那樣，每隔幾十年火山就會驗證科學家的理論。此外，它也很有吸引力：該選項可以快速部署，而且科學家們推測，這將導致快速的氣候響應。
1991年，皮納圖博火山的爆發向大氣中噴射了1000萬至2000萬噸的二氧化硫和其他細顆粒，高度達到40公里。爆炸發生一年後，仍有一半以上的顆粒漂浮在高層大氣中，反射陽光並使地球降溫0.5攝氏度。
邦茲爾引用估計資料，表示花費10億美元，一支由10架改裝後的747飛機組成的機隊就可以向平流層注入足夠數量的硫，以達到類似的效果。其他估計值更高，接近500億美元。無論如何，邦茲爾說，“就時間和投資而言，這都是微不足道的。”
但是，存在限制。這些顆粒會在一兩年後沉降下來，需要不斷維護。隨著硫濃度的增加，天空會變白，而且大氣在臭氧消耗和酸雨成為問題之前只能容納這麼多。
而真正的成本是隱蔽的。
在幾乎每一種地球工程方法中，一些人群受益，而另一些人群受害。研究表明，透過向高層大氣注入硫來提高地球反照率的努力可能會使數億人（主要在熱帶地區）因降雨和河流流量模式發生變化而遭受乾旱。
“80 億人可能會過得更好，而 10 億人可能會過得更糟。這是一個有趣的道德困境，”Bunzl 說。在皮納圖博火山爆發後，美國國家大氣研究中心的研究人員發現許多地區，特別是熱帶地區的降雨和河流模式發生了巨大變化。1783-84 年冰島拉基裂縫的爆發改變了亞洲和非洲的季風，足以在非洲、印度和日本引發饑荒。
“這是一個問題，但我不認為這是一個致命的反對意見，”Bunzl 補充說。“我不是想輕描淡寫，但有很多細節：他們會變得多糟？是否有任何可以抵消的努力？以及許多其他問題。”
【10 月份，國際食物政策研究所釋出了一份報告，發現如果沒有任何改變，到 2050 年，發展中國家的某些作物產量可能只有 2000 年水平的一半。】
也許這就是對地球工程的主要擔憂：任何修補都可能導致問題，而這些問題又會導致更多的修補，如此下去，直到形成一個複雜且最終難以消化的解決方案大雜燴。一旦開始某項工作，即使是反對者也可能很難證明放棄的合理性，因為未能保持地球工程的遮蔽措施可能會導致更迅速和災難性的變暖。“沒有神奇的靈丹妙藥，”維克多說。
迄今為止，幾乎所有的地球物理分析都集中在簡單的地球工程選擇上，例如調整行星反照率，這些選擇在實踐中不太可能部署。維克多補充說，一個更現實的地球工程遮蔽措施可能非常複雜：除了積極努力抵消生態副作用、海洋酸化以及簡單的一級地球工程系統無法糾正的其他危害之外，還需要進行反照率修正。
這個困境中包含一個核心問題：誰來設定恆溫器？
“我最大的擔心是我們將要控制地球，”卡爾加里的基思說，“世界上的一部分人希望以不同於另一部分人的方式來運轉地球。”
“如果一個人以不同於另一種方式調整旋鈕 - 或在一個旋鈕之上新增一個旋鈕 - 這可能是一場真正的災難。”
但基思指出，社會已經在各種地球控制方面投入了大量精力。大氣中的碳含量接近自北極無冰、鱷魚在北加利福尼亞漫遊以來從未見過的水平。入侵物種正在橫行整個生態系統。轉基因植物產生生物燃料和更強大的糧食作物。
“你可以在這個星球上走動，很少有地方沒有受到人類的嚴重影響，”基思說。
“這並不是說我們應該做更多的（工程），但你需要有一些看法。”
鑑於此，Bunzl 和基思並不太擔心地球工程的後果。Bunzl 說，這實際上只是一種權宜之計——最多可以爭取 50 年的時間來脫碳經濟。
他們說，真正令人擔憂的是，如果社會未能減少排放，並且沒有辦法緩衝地球免受所有這些氣體的影響，會發生什麼。
“我們面臨著一個岔路口，”Bunzl 說。“我們必須脫碳。我們可以選擇地球工程來脫碳，或者我們可以在沒有選擇的情況下脫碳。”
“認為我們將在中國和印度設想的時間表內獲得所需數量的清潔能源，這遠非顯而易見——客氣地說，”他說。
“我們將在國際治理方面面臨關於誰做什麼的危機。”
本文最初發表於The Daily Climate，該網站是由非營利媒體公司環境健康科學出版的氣候變化新聞來源。