科羅拉多州博爾德——在大多數日子裡，這裡的一小隊科學家使用全球氣候模型來探索一個從23年後開始的情景。它始於2040年，在一系列衝擊最終喚醒世界，對氣候變化不斷升級的影響採取立即行動之後。
根據這一情景，對於居住在沿海城市的數十億人來說，到2040年，海平面上升已變得顯而易見、危險且代價高昂，各國政府都在思考如何以及在何處將人們從危險中轉移出來。他們已經有了一些近期的經驗可以借鑑，因為來自極地冰蓋融化的水位上升已經使許多小島國變得不適宜居住，迫使多次救援行動並引發了向同意接收難民的國家的大規模移民。
而這只是迅速形成的緊急情況鏈條中的一環，最終說服所有主要世界大國採取更嚴厲的措施。他們已經部署了技術來遮蔽地球免受太陽日益增強的熱量，並嘗試使用機器全天候地從大氣中去除二氧化碳。
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“那是本文的構想，”國家大氣研究中心 (NCAR) 的大氣化學家 Simone Tilmes 解釋說。“如果我們在這個大規模減緩方面起步較晚會怎樣？那時我們能做什麼？”
Tilmes 的第一項研究於去年秋季發表，認為大氣快速脫碳是必要的。現在特朗普政府拒絕了《巴黎協定》，它受到了更多關注。該協議由 195 個國家達成一致，呼籲將全球氣溫上升幅度控制在比世界工業化前水平高 2 攝氏度（3.6 華氏度）以內。
第二項研究假設，到 2040 年，溫室氣體仍將照常累積，巴黎設定的 2 攝氏度屏障已經達到，許多人正在忍受接近或超出人類記錄經驗的極端事件。
“您現在看到的創紀錄事件在未來將非常普遍，”大氣動力學專家 Jadwiga Richter 說，他正在與 Tilmes 和其他人一起進行這項新研究。
這項研究將探討地球工程的副作用，或人為嘗試減少地球變暖的結果。
影響包括海平面上升、極地冰蓋和永久凍土融化、大規模森林火災、創紀錄的高溫、極端乾旱以及當科學家所說的全球水文迴圈失調時可能發生的強降水。
將氣溶膠（如硫酸鹽顆粒）注入平流層以遮蔽地球，或開發更有效地從大氣中吸收二氧化碳的“人造樹”等機器的想法已經被討論了幾十年。正在進行的 Tilmes-Richter 研究沒有在尚未開發的技術中挑選潛在的贏家，而是探討了它們可能產生的副作用。
他們的研究表明，即使地球工程有效，它也將是不完美的。一些危險，例如日益嚴重的海洋酸化（威脅海鮮產業）和其他危險，例如全球氣溫升高（也威脅糧食供應），可能要到 2100 年之後才能停止，屆時大氣中已去除了足夠的二氧化碳。
與此同時，氣溶膠，或可以反射太陽光線的小顆粒，以及其他人為降低溫度的嘗試將影響天氣——它們可能會被指責為導致極端事件或造成自然失衡。
“巨大的風險”
一篇學術論文已經研究了所涉及的風險。一個例子是可能延遲或阻止每年為巴基斯坦農作物供水的季風。結果可能是饑荒。另一個影響可能是核戰爭，如果巴基斯坦懷疑其傳統敵人印度在操縱天氣方面有某種手腳。
Tilmes、Richter 及其團隊正在研究新方法，這些方法可以最大限度地減少這些影響，使地球工程方法更安全。
地球工程的支持者認為，大自然母親已經證明了使用硫酸鹽冷卻地球的有效性，這些努力最終可能會減緩極地冰蓋的融化並減少極端天氣事件。他們指出，大型火山爆發，例如 1991 年 6 月爆發的菲律賓皮納圖博火山，將一立方英里的火山灰和其他碎片拋向天空。
皮納圖博火山爆發後的年度排放量向平流層釋放了超過 1000 萬噸二氧化硫，二氧化硫在平流層環繞地球並使太陽變暗。據估計，在 1991 年至 1993 年間，全球平均氣溫下降了近 1 華氏度（0.5 攝氏度）。
像 Tilmes 這樣的科學家和其他科學家估計，每天向平流層注入至少 1.5 倍的硫才能有效地冷卻地球。一種可能性是透過飛機發射，但科學家們對必要的量存在分歧。根據使用的氣候模型，將硫發射到平流層 11 英里高度所需的飛機航班數量估計從每天 6,700 架次到四倍那麼多不等。
Tilmes 指出，做這一切的成本將是昂貴的。但與繼續無所作為相比，這將是便宜的，因為計算機模型顯示，到 2040 年，一切照舊的碳排放量可能會使氣溫“失控”，以至於地球的某些地區將更難以供養大量人口。
“當我們起步太晚時，很可能只有透過地球工程才能穩定氣候，”Tilmes 說。
“但如果我們不知道自己在做什麼，那將是一個巨大的風險，”她補充說，並指出需要進行更多研究以瞭解使用二氧化硫等氣溶膠來減弱太陽光線的副作用。
一些科學家擔心，人類活動造成的其他化學物質被放置在平流層中可能會使情況複雜化。它們包括氟利昂和其他用作製冷劑或髮膠推進劑的氣體，這些氣體含有氯，每年都會在南極洲上空產生反覆出現的臭氧空洞。這些氣體可能與為減弱太陽光線而注入的硫或其他物質發生反應，並可能延遲臭氧空洞的恢復。
哈佛大學的一個科學家團隊正準備明年從氣球上發射一項實驗，以便在平流層進行一系列小型測試，以瞭解這種威脅可能有多真實 (Climatewire，6 月 14 日)。
不是解決方案，只是“止痛藥”
贊助 NCAR 工作的國家科學基金會在早期的科學和政治戲劇中發揮了重要作用，這場戲劇始於 1973 年，當時美國科學家開始懷疑保護人類免受皮膚癌和太陽紅外線其他傷害的臭氧層正處於危險之中。該基金會委託進行了驗證他們懷疑的測試，但行業團體譴責對臭氧層破壞的擔憂是“垃圾”。
然後，在 1987 年，在英國科學家發現南極上空的臭氧層確實正在被消耗之後，美國和其他國家組織起來並簽署了《蒙特利爾議定書》，這是一項開始禁止使用消耗臭氧層化學品的協議。臭氧層開始恢復。
隨著時間的推移，關於地球工程的潛在爭議可能會變得更加尖銳和持久，特別是如果美國政府繼續站在氣候懷疑論者一邊。據一位參與辯論但不願透露姓名的美國官員稱，在美國政府機構是否應該參與地球工程測試的問題在奧巴馬政府時期就被視為政治“燙手山芋”，遠早於特朗普政府開始對已確立的氣候科學產生懷疑。
哈佛大學的研究人員強調，即使地球工程的所有風險都可以降低到可接受的水平，太陽變暗和從大氣中提取二氧化碳本身也不是應對氣候變化的解決方案。“地球工程就像服用止痛藥，”哈佛大學的大氣化學家 Frank Keutsch 最近在與這裡科學家的一次會議上說。
“當情況非常糟糕時，止痛藥可以有所幫助，但它們不能解決疾病的根源，而且它們可能弊大於利，”他說。“我們真的不知道地球工程的影響，但這就是我們進行這項研究的原因。”
Tilmes 和 Richter 透過他們的計算機模型研究發現，痛苦將會普遍存在，特別是如果《巴黎協定》沒有帶來實質性行動。
“哈佛只是一個開始，”Tilmes 說。英國和德國的科學家已經在使用計算機模型來了解退而求其次的方案（例如地球工程）的風險和益處。“中國對這個話題非常感興趣。”
但是，等到 2040 年，隨著地球持續變暖，可能需要長時間的地球工程，甚至可能需要一個世紀或更長時間的生活在極端天氣事件中，地球的平均氣溫才能恢復到《巴黎協定》要求的 2 攝氏度限制。
去年，Tilmes 和其他研究人員製作了一張圖表，顯示早期實施《巴黎協定》，各國推動更快地減緩溫室氣體排放（歐洲和美國的溫室氣體排放量已經開始下降），可能會在 2040 年之前開始降低世界氣溫，並消除對地球工程的需求。
“現在就弄清楚如何做到這一點，而不是等到 2040 年，會好得多，”Richter 說。
經 Climatewire 許可，轉載自 E&E News。E&E 在 www.eenews.net 上提供重要的能源和環境新聞的每日報道。