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太阳地球工程学:一个全球性难题

能否通过另一种形式的气候变化来避免最严重的气候变化影响?

作者:Gabe Allen
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图片来源:studio23/Shutterstock

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气候变化怀疑论者和环保正义倡导者在许多问题上意见不合,但在反对太阳地球工程学研究方面,一些人找到了共同点。该领域提出的技术旨在将太阳辐射反射回太空,从而为地球降温并抵消全球变暖。虽然这些概念从未在小规模实验之外实施过,但批评者认为这已经走得太远了。

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自称为“气候怀疑论者”且独立出版的作者 Jim Steele 将这些技术描述为“极其愚蠢”,并概述了历史上全球降温事件对人类和生态造成的后果。在政治光谱的另一端,Greta Thunberg认为:“太阳地球工程学有一个完美的隐喻:当你身处困境时,停止挖掘。我们无法用导致我们陷入危机的思维方式来摆脱这场危机。”

尽管存在如此广泛的反对声音,太阳地球工程学领域中那些坚定的乐观主义者却不会因此放弃。2020 年,美国政府向国家海洋和大气管理局(NOAA)提供了 900 万美元用于研究这些技术,比前一年增加了两倍多。就在去年,美国国家科学院建议美国在五年内花费 1 亿至 2 亿美元,以更好地了解潜在的风险和益处。

大规模实施太阳地球工程学可能会对整个地球产生影响。在如此多的利益相关者的情况下,很难想象会达成共识——那么,太阳地球工程学辩论的哪一方得到了科学的支持呢?

技术方法

太阳地球工程学是旨在缓解气候变化负面影响的众多技术中的一小部分。虽然其他地球工程学策略试图从空气中去除二氧化碳,但太阳地球工程学旨在减少大气中的太阳辐射量。最著名的提议可分为三类:

  • 平流层气溶胶注入(SAI) - 该技术提议将硫酸盐等气溶胶注入平流层,最可能通过飞机进行。理论上,这些颗粒会将一部分入射的阳光反射回太空。这项技术模仿了火山爆发的效果,火山爆发在历史上曾导致全球降温事件。

  • 海洋云增亮 - 这项太阳地球工程学技术将海水喷洒到低空的沿海云层中,使其反射性更强。

  • 卷云稀释 - 这项技术提议减少高空云的覆盖。由于卷云比反射到太空的太阳辐射更多地将太阳辐射困在大气层中,因此稀释卷云可能会产生冷却效果。

在理想情况下,太阳地球工程学研究人员设想一种全球统一的气候变化应对措施,既包括太阳地球工程学,也包括传统的减排措施。虽然地球工程学可以在短期内缓解全球变暖的影响,但随着大气温室气体浓度的降低,它也会逐渐减弱。

“如果我们发现这些技术是无害的,这一点仍然不确定,那么它们的作用将是短期内完成一小部分工作,”滑铁卢大学能源转型领域的副教授兼加拿大研究主席 Juan Moreno-Cruz 说。

模型的问题

太阳地球工程学研究的固有问题看似简单,实则复杂:我们只有一个地球。如果我们有两个地球,也许研究人员可以在第一个地球上进行太阳地球工程学实验,同时将第二个地球用作对照。但我们没有这种奢侈,因此研究是基于预测模型。

然而,由于这些模型的不确定性,除非我们决定实施太阳地球工程学,否则我们永远无法完全了解其影响。对许多批评者来说,这种不确定性是不可接受的风险。

“即使是我们目前对我们正在无意中造成的气候变化的理解仍然存在局限性,尤其是在对未来更长远的影响方面,”位于柏林的Heinrich Böll基金会国际气候政策高级项目官员 Linda Schneider 说。“如果我们要在全球范围内有意地操纵气候,我们的理解甚至更少。”

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确实,太阳地球工程学对生态的影响仍然知之甚少,但同样真实的是,预测性研究为这项技术的支持者带来了未来的希望。试图评估太阳地球工程学全球影响的模型显示,平均温度下降,极端温度减弱,以及热带气旋系统的强度降低。简而言之,随着全球气温的上升,太阳地球工程学可能有可能缓和预计将加剧的气候极端。

在某些局部系统中,研究证实了这一趋势。去年 9 月,一个国际研究合作项目预测,太阳地球工程学可以降低印度尼西亚的极端温度,而印度尼西亚已经面临危险的高温浪潮。三个月后,第二个科学家团队发表了一项研究,预测非洲主要河流流域的极端干旱可能性会降低。

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重要的是,每个模型都带有其注意事项:印度尼西亚研究的作者承认研究区域内存在广泛的局部变异性。而在非洲研究中,极端干旱发生概率的降低是以温和干旱条件发生概率的增加为代价的。

赢家和输家

支持和反对太阳地球工程学的学者的基本观点在一定程度上是一致的。双方的大多数人都认为气候变化是一种生存威胁,需要全球应对。这两个阵营开始分歧的地方在于,他们认为哪些人将从这些技术中受益。


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Schneider 认为,一旦太阳地球工程学技术开发出来,它们就会被军事利益所利用。而且,与核弹头等东西不同,太阳地球工程学可能开发成本低廉且速度快。“这些技术很容易被武器化,”Schneider 说。“会有什么保障?”

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即使是进一步研究的支持者也承认,这些技术有引发国际冲突的潜力。“在没有国际批准的计划的情况下,风险大于收益,”Moreno-Cruz 说,他的工作考察了太阳地球工程学如何影响气候政策。

文献支持了这一担忧。在一篇里程碑式的 2017 年论文中,该论文模拟了太阳地球工程学对热带气旋频率的影响,研究人员表明,集中在一个半球的 SAI 会对另一半球的干旱强度和极端天气产生不利影响。例如,在美国或俄罗斯的注入可能会对非洲大陆和南美洲产生负面影响。

2020 年,Moreno-Cruz 与一群气候科学家和经济学家合作,模拟了太阳地球工程学的全球经济影响。结果与学术界根深蒂固的假设大相径庭。“我们发表文章遇到了很多困难,尽管我们的分析比以往任何时候都更详尽,”他说。

Moreno-Cruz 和他的同事们预测,太阳地球工程学可能会为赤道和热带国家(其中许多是第三世界国家)带来超额的经济利益。相反,温带国家的经济利益会较少。根据他们的模型,太阳地球工程学可能会在一定程度上平衡全球经济。

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当然,这个模型依赖于一个全球协调的、仁慈的太阳地球工程学方法的假设。即使其结果是准确的,Schneider 等批评者也质疑为什么发达国家会启动一项使它们处于经济劣势的项目。在反地球工程活动家看来,任何气候变化的科技解决方案都将进一步集中权力于全球经济精英手中。

“我认为,如果我们迄今为止审视太阳地球工程学的政治经济学,它不太可能成为一个非常民主的空间,”Schneider 说。

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学术之争……暂时如此

尽管存在不确定的生态和社会经济风险,太阳地球工程学研究人员认为,不作为的成本也应被考虑在内。“为了避免太阳地球工程学的风险,你能接受多少痛苦?”Moreno-Cruz 问道。“我不知道答案。”

将来,气候变暖带来的确定性困境是否会超过太阳地球工程学技术的不确定风险?对于这个问题的不同答案正在学术文献、环境会议以及——最重要的是——实地进行着激烈的争论。

去年夏天,来自萨米理事会(一个促进萨米人民在挪威、瑞典、俄罗斯和芬兰的权利的组织)和其他激进组织的反对,阻碍了哈佛大学在瑞典的 ScoPex 实验的启动,该实验旨在研究 SAI。这是该项目第三次未能启动。在美国,亚利桑那州和新墨西哥州的实验计划在当地原住民团体发声后也被取消。今年一月,一个由气候科学家和治理学者组成的联盟签署了一封公开信,呼吁就太阳地球工程学技术达成一项国际不使用协议。

目前,强烈的反对声音使得太阳地球工程学研究仅停留在理论层面。但随着气候变化继续在全球范围内制造各种苦难,这个想法不太可能消失。问题的核心是一个根本性的问题:技术能否发展到可以避免其造成的灾难,还是我们必须拆除一个破败的系统来创造一个可持续的未来?

  • Gabe Allen

    Gabe Allen 是一位居住在科罗拉多州的自由记者,专注于科学和环境。他是普利策中心 2023 年的报道研究员,目前是科罗拉多大学环境新闻学中心的硕士生。他的署名文章曾出现在 Discover Magazine、Astronomy Magazine、Planet Forward、The Colorado Sun、WyoFile 和 Jackson Hole News&Guide 上。

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