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本週在秘魯利馬，一項應對氣候變化的全球協議正蹣跚地走向現實——然而，任何政治上可行的協議都不足以阻止全球平均氣溫的持續升高，甚至可能高得令人不舒服。儘管中國、歐盟28國和美國最近做出的承諾是長期限制溫室氣體汙染無休止增長的可能性的首次跡象，但大氣中二氧化碳的濃度已經超過了百萬分之400的閾值——並且以目前的增長速度，將在不到二十年的時間內達到450 ppm。據估計，大氣可以吸收的一萬億公噸碳可能會在更短的時間內被消耗殆盡，特別是如果印度在發展過程中，像中國一樣繼續燃燒煤炭，而不嘗試在溫室氣體從煙囪噴出之前捕獲二氧化碳。
如果災難性的氣候變化開始顯現，無論是更致命的熱浪、更多摧毀莊稼的乾旱、海平面更快速地上升，還是隨著海洋甲烷水合物等自然碳儲存融化，釋放出更多溫室氣體，從而推動更多氣候變化，世界可能會發現自己需要另一種替代方案，例如地球工程。
那麼答案可能是對植物進行基因改造，使其能夠從空氣中吸收更多的二氧化碳，然後將其埋在海底嗎？或者給地球一把巨大的遮陽傘，無論是透過增加雲量，還是在平流層漂浮一層反射光線的硫磺顆粒？哥倫比亞大學的經濟學家斯科特·巴雷特在今年春季舉行的關於二氧化碳捕獲技術的研究研討會上辯稱：“在危機時刻，人們會傾向於使用地球工程的快速解決方案。”
如果人類文明繼續發展，透過燃燒化石燃料（無論是發電廠的煤炭還是跨越太平洋的巨型集裝箱船中的油泥）對氣候進行無計劃、無指導的地球工程，那麼各國可能需要計劃有指導的地球工程嘗試，或者像英國皇家學會定義的那樣，“對行星環境進行有計劃的大規模操縱”。儘管如此，科學家們開始一致認為，地球工程不足以解決氣候變化。
要理解這一點，有助於思考兩種不同的氣候工程型別：減少溫室氣體的和阻擋陽光以保持地球涼爽的。各種阻擋陽光的方案可能快速且廉價，例如派遣飛機在平流層噴灑硫磺顆粒，以模仿火山爆發的冷卻效果，或者派遣一支船隊透過增加水滴數量來使雲層變亮。另一方面，碳去除方案是緩慢且昂貴的，例如使用大型空氣過濾器從空中吸走二氧化碳並將其掩埋、轉化為燃料或以其他方式阻止其吸收熱量。或者可以加速地質時間尺度上限制氣候變化的岩石風化和植物生長的自然過程。政府間氣候變化專門委員會在其最近的綜合報告中指出，這組想法中的一個成員——燃燒植物與二氧化碳捕獲和掩埋相結合，即生物能源與碳捕獲，或BECCS——可能對限制全球變暖至關重要。美國農業部在10月份為一家名為“酷星球”的公司提供了$9100萬美元的貸款擔保，該公司希望在路易斯安那州建立一個BECCS設施，以生產生物燃料和生物炭，生物炭是一種富含碳的殘留灰燼，可用於改善土壤肥力，使碳不進入大氣層。
但是，這兩種地球工程都不能作為解決氣候變化的方案。《皇家學會哲學彙刊A》12月刊指出，阻擋陽光的方案需要不斷重新整理，而且充其量只能為真正的解決方案爭取時間，例如減少因燃燒化石燃料而堆積在大氣中的二氧化碳數量，同時未能考慮到其他影響，例如海洋酸度的增加。二氧化碳去除方案可能會發現自己陷入與世界大量的溫室氣體排放的持續追趕遊戲中——如果世界不採取任何措施來限制全球變暖汙染，這將是一個越來越繁重的負擔。
地球工程可以在應對氣候變化的一些影響方面發揮作用，也許可以用來冷卻迅速變暖的北極並挽救夏季海冰。或者，正如大氣科學家在《哲學彙刊》的概述中所說，“這些策略可能在用全球分散式清潔能源取代化石燃料燃燒的整個時期使用，甚至在二氧化碳濃度仍然過高時繼續使用。”因此，有必要對這些技術進行小規模測試，以評估真實的風險，例如與現有大氣氣體混合物發生的意外化學反應。當然，需要大量的二氧化碳排放才能檢測到人為造成的全球變暖，這表明小規模測試可能不會揭示太多。即使在極小的規模上，對氣候進行工程改造仍然是一個對氣候和人類文明都具有無法預知後果的激進措施。
除了努力改造全球能源系統之外，沒有其他技術修復方案可以解決全球變暖，該系統依賴於燃燒化石燃料，轉變為依賴於太陽、地球熱能、裂變或可能在某些十年後的聚變等能源，這些能源不會將大氣用作垃圾場。地球工程不能滿足要求這一事實是好訊息，因為它意味著可行的氣候工程形式不會削弱這種轉變的緊迫性。目前，沒有任何形式的氣候工程可以解決全球變暖。這樣想是科幻小說。