作为一个新兴的研究领域，科学家们在太阳能地球工程上提出的各种策略可谓脑洞大开。然而，推进该工程最难的不是创想，而是进行真实试验。因为它对环境会带来怎样的影响，谁也说不好。问题是，现在反对者想把它扼杀在摇篮里，干脆不要开展试验。
作为一个新兴的研究领域，科学家们在太阳能地球工程上提出的各种策略可谓脑洞大开。然而，推进该工程最难的不是创想，而是进行真实试验。因为它对环境会带来怎样的影响，谁也说不好。问题是，现在反对者想把它扼杀在摇篮里，干脆不要开展试验。3月18日，由哈佛大学化学教授Frank N. Keutsch领导的一项工程试验正式宣告终止。这项名为SCoPEx（平流层受控扰动实验）的工程试验，有比尔·盖茨参与资助，旨在研究向平流层喷射粒子的效果，其理论上可以反射部分阳光照射，实现给地球降温的效果。然而，由于担心它可能会以前所未有的、具有潜在危险性的方式篡改大气层，该试验一直面临着巨大争议。终于，在该试验最初构想被提出的10年后，它走到了尽头。这只是太阳能地球工程的最新一次败阵。往前倒20多天，该领域刚刚遭遇了滑铁卢，整个领域都蒙上了阴影。2024年2月26日至3月1日，第六届联合国环境大会（UNEA-6）在肯尼亚召开，作为目前世界上最高级别的环境议题决策机构，贯穿大会的一个主题是：地球正处于临界点，人类必须紧急行动起来，解决三重地球危机，即气候变化、自然丧失和环境污染。寻求可持续发展是全球共识，来自182个国家的代表就20多项草案进行审议，最终通过了15项决议。应该说，通过率还是蛮高的，但是由瑞士专家组牵头提出的建立太阳辐射管理（SRM），实施太阳能地球工程的提案，由于存在重大分歧，引起很多科学家对“人造日落”未知风险的极度担忧。感到沮丧的瑞士人最终被迫撤回了决议，嘴里嘟囔着“令人失望”。图：不同形式的太阳能地球工程丨来源：NOAA/CIRESSRM并非首次被正式提出，早在2019年，瑞士就曾提议评估“气候改变技术”（又名地球工程）的科学性和可能的效果。地球工程泛指所有试图人为改变地球本身气候的行动总称。经过修正改进，通过SRM实施太阳能地球工程成为其中一个特殊的理论分支，旨在通过用反光材料阻挡太阳照射来改变地球气候。支持者认为，如果太阳辐射能被反射，地球气候短期内就会变冷，基本逻辑就是这么简单。但当下环境是否已经到了大范围实施“最后手段”的时候，或者是否应当着手进行局部实验来测试SRM有效性开展预防性治理，成为整个环境科学界最纠结的点。那么，争议如此之大的科学设想，它的提出是不是很离谱呢？让我们从难以遏制的全球变暖说起。由于人类活动造成的碳排放超标，地球正在急速升温。普通人或许只是感觉近年来天气越来越不正常了，但环境科学家们已为此操碎了心。图：全球变暖升温估算丨来源：Climate Action Tracker2019年，联合国环境规划署发布了一份惨淡的环境报告Emissions Gap Report 2019，其中指出，即使各国按照2016年生效的《巴黎协定》下的所有承诺落实措施，全球温室气体排放速度仍将导致到2100年全球平均气温上升3.5°C（范围为3.4–3.9°C，概率为66%）。除非2020年至2030年间全球温室气体排放量每年下降7.6%，否则世界将失去实现《巴黎协定》1.5°C温度目标的机会。同时，政府间气候变化专门委员会（IPCC）也警告称，升温超过1.5°C将大幅增加极端气候影响的频率和强度。数据显示，近50年可观察的气候改变速度是过去100年的双倍，而21世纪前20年内更是屡次创下气温新高，很多国家和地区气温刷新历史记录，出现38°C至45°C的极端高温天气变得常见，热浪天气导致的死亡事件也越来越频繁。2023年11月30日，世界气象组织预警，2023年是有记录以来人类历史上最热的一年，各项气候变化指标达“爆表”水平。由于全球温室气体减排的努力和成效，都远远低于预期，科学家们对气候危机越来越感到沮丧甚至恐慌。除了减排，我们还有其他办法吗？部分科学家就想到了开展地球工程，目标是通过一系列技术手段来人为干预气候，减少或抵消全球升温带来的气候变化。这些技术大体分为两条截然不同的路径：一种是从大气中吸收二氧化碳（碳捕获和封存），另一种则是在阳光照到地面之前，将其反射出去，也就是太阳能地球工程。从理论上看，大规模清除二氧化碳的成本非常高，且需消耗大量能源和资源，大规模部署此类技术在后勤方面也会存在巨大的挑战。在支持者眼中，太阳能地球工程是一种更便宜、更快捷、更直接的控制全球变暖的方法。他们希望至少把这当成对抗全球变暖的“最后手段”，先积极开展实验研究，以防万一。作为一个新兴的研究领域，科学家们在太阳能地球工程上提出的各种策略可谓脑洞大开。例如通过往平流层注入特殊气溶胶，模拟火山喷发引起的地球冷却效果；或是“漂白”云层或给海洋上“涂层”，以增加阳光反射率；亦或是在地球和太阳之间架设一面特殊的“太空镜”，用来调节通往地球的太阳辐射。但实施太阳能地球工程最难的不是构想，而是进行真实实验。大约30年前，英国物理学家约翰·莱瑟姆（John Latham）在《自然》杂志上的一篇文章中，首次提出给云朵增亮来缓解全球变暖。他提议部署舰队，向海洋上方的低洼云层喷洒微小盐粒，这些粒子会导致形成更多的水滴，产生更大、更密、更白的云，从而将更多的热量反射回太空。几十年过去了，没有团队说很顺利就能部署太阳能地球工程，因为它对环境会带来怎样的影响，谁也说不好。图：太阳能地球工程方法效果示意图丨来源：The Conversation US, Inc.2017年以来，悉尼大学和悉尼海洋科学研究所的科学家在大堡礁进行了多次试验，该项目规模不大，涉及将海水泵到船上并从喷嘴喷向天空，项目负责人表示，造雾机需要扩大十倍，达到约3000个喷嘴，才能使附近的云层增亮30%，经过多年试验，该项目尚未产生经过同行评审的经验证据，证明云增亮可以降低海面温度。而所有这些船舶机器都会在夏季持续数月泵送和喷洒大量海水，即使它有效，也很难像其支持者所说的那样“对环境无害”。还有一个叫做北极冰项目的研究，聚焦于北极危机的一个关键因素：海冰融化。通过在北极的关键部分覆盖一层薄薄的微小空心玻璃微球（HGM），靠增强反射率弱化太阳能的吸收来减缓极地冰层融化速度，从而稳定全球气候。但科学家最近的研究表明，这些球体实际上吸收了一些阳光，在某些条件下加速了海冰的流失。前面提到哈佛大学的SCoPEx项目，曾被认为是最合理的太阳能地球工程形式——它有真实的自然现象为依据。例如，1991年菲律宾皮纳图博火山爆发时，释放出大量气溶胶，科学家观测到在接下来的两年里，地球温度降低了0.4 °C。SCoPEx设想使用一组专门的喷气机，将相对少量的硫酸盐气溶胶（或由碳酸钙组成的类似颗粒）喷撒到平流层大气中，来反射阳光。这就是模仿一些大型火山爆发时造成的影响。2021年，SCoPEx项目的一组研究人员计划在瑞典北部小镇基律纳（Kiruna）进行试验，在一家航天公司帮助下，将颗粒物喷射到距离地球表面约12.5英里的高空进行观察研究。第一次飞行只是对仪器和高空气球的动力吊舱进行试运行。但就在哈佛独立咨询委员会预计批准该项目之前不久，一个瑞典环境组织和原住民理事会发出了一封信，要求取消该项目。SCoPEx因此被迫搁置。尽管他们试验用到的释放物是少量碳酸钙或硫酸盐，只是常见的矿物质或洗涤剂中的常见成分，但还是让当地民众感到会让大气成分变得不安全。为减少舆论阻碍和担忧，2022 年，麻省理工学院（MIT）提出了一项天基解决方案的太阳能地球工程，被称为“太空气泡”计划。MIT科学团队表示，这是第一个提出在外太空使用反射薄膜的研究方案，易于部署且完全可逆。他们认为，偏转1.8%的太阳辐射可以完全扭转全球变暖情况，气泡可以直接在外太空制造部署，形成一个位于地球和太阳之间拉格朗日点附近的大范围偏转筏，整个太空气泡筏大概需要制造成巴西面积那么大，在拉格朗日点，地球和太阳的引力影响抵消，从而确保筏保持在原位，并且可以提供将气泡移近太阳以获得最佳影响的能力。在太空环境中制造冷冻气泡或许不难，但这么大的“太空气泡”建造需要来自建筑学、土木和机械工程、物理学和材料科学的诸多科学家组成的跨学科团队才能完成，且需要全球相关资源的倾注支持，理论可行，实施起来着实有点科幻。截至目前，各类喜忧参半的太阳能地球工程试验尚不能给出振奋人心的答案。阳光是地球上万物生灵存活不可缺少的，人为干预过多会带来什么后果？谁也不知道。这是很多太阳能地球工程反对者的出发点：万一是场灾难，没人能承担得起比全球变暖更可怕的生态后果。图：太阳能地球工程非使用协议组织丨来源：solargeoeng.org在最近的这次联合国争议之后，来自澳大利亚詹姆斯-库克大学和荷兰瓦赫宁根大学的三位研究人员继续对太阳能地球工程穷追猛打，在《对话》上发表文章，称其是“危险的分心”。他们认为，呼吁对这些技术进行户外试验是错误的，会分散我们逐步淘汰化石燃料的精力和资源。实际上，在2022年，就有来自61个国家的500多名科学家、学者签署了一封公开信，呼吁各国政府和联合国“封杀”太阳能地球工程，他们在公开信中提到了三个基本问题：首先，人们对太阳能地球工程的风险知之甚少，而且永远无法完全了解。不同地区的影响会有所不同，并且对天气模式、农业以及食物和水的基本需求供应存在不确定性影响。其次，对太阳能地球工程技术未来可用性的投机行为，可能抑制和干扰目前政府、企业和社会尽最大努力尽快实现脱碳或碳中和的决策。第三，当前的全球治理体系不适合制定和实施对太阳能地球工程部署保持公平、包容和有效的政治控制所需的影响深远的协议。信中继而提出了国际社会应当遵守的核心禁令与措施：
1. 承诺禁止国家经费发放机构在国内或通过国际机构支持太阳能地球工程技术的开发。
2. 承诺在其管辖范围内，禁止太阳能地球工程技术的户外试验。
3. 承诺拒绝授予太阳能地球工程技术专利权，包括相关配套技术，如改造飞机以注入气溶胶的技术。
4. 承诺不采用由第三方开发的太阳能地球工程技术。
5. 承诺未来不会将全球规模的太阳能地球工程制度化为相关国际机构的政策选项，包括作为政府间气候变化专门委员会的评估内容。SCoPEx项目的共同发起人应用物理学教授David W. Keith，将这些批评者比作安全气囊的怀疑者，后者说安全气囊在汽车中的存在助长了更危险的驾驶。“人们现在开车的方式可能稍微粗心一点，因为汽车更安全，”他说。“但这不是一件坏事。”不过对此说法，公众不一定买账。毕竟在影视作品和小说中，已经有作品把太阳能地球工程当成一件邪恶的事物。例如2013年的韩国电影《雪国列车》中的情节，科学家为阻止全球变暖的蔓延，向天空释放CW-7冷却剂，没想到该计划却将地球推入了万劫不复的极寒深渊。这跟SCoPEx项目的设想何其相似？图：联合国环境大会丨来源：legal-planet.org除了科学界的分歧，发达国家与发展中国家、落后国家的态度也是截然不同。例如有些国家坚持“科学第一”原则，避免“预先判断”SRM可行性，许多发展中国家则希望将社会、法律、道德、人权、地缘政治和安全方面以及如何治理纳入评估“资料库”范围，也有弱势国家认为SRM的部署是非法的，甚至认为这类研究是需要禁止的。大多数参加UNEA的国家仍然表示，他们对SRM的了解不够，尤其是对风险的了解不够，各国存在知识层次结构差距，主导权靠谁来掌控争执不下，如何避免SRM落入政治和商业利益集团手中的工具也是个问题，最终的决议导向就是短期内不部署。尽管如此，国际并没有具体明确措施阻止较发达国家（例如美国、英国）的研究继续通过社会倡议获得资助，并在一些发展中国家进行小规模的试验，且有一些私营公司正在寻求将 SRM商业化，SRM预防性治理的研究似乎越来越紧迫。随着今年UNEA-6 大会的尘埃落定，各国失去了一次关于SRM知识共享以及研究治理的碰撞契机。领先国家之间的研究竞赛很可能会升级，而其他国家则只能依靠自己的手段来应对SRM带来的科学、政治、道德和人权挑战，或者被动适应全球变暖带来的影响。值得关注的是，虽然瑞士关于SRM的提议在联合国环境大会上再被争议撤回，但在这样的背景下，国际科学理事会（ISC）附属机构世界气候研究计划（WCRP）在2024年2月启动了一项气候干预研究“灯塔”行动（LHA），旨在开展雄心勃勃的跨学科研究工作，以更好地管理气候风险和满足社会对可靠且可操作的气候信息的迫切需求所需的科学和制度框架，WCRP的气候干预课题包括大规模二氧化碳去除封存技术（CDR）以及太阳辐射调节（SRM）。通过全球包容性研究和综合评估，未来可能会为太阳能地球工程找到一条能够排除争议的靠谱儿出路，或者更明确的终局答案。[1] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022EF002815
[2] http://stdaily.com/index/kejixinwen/202312/85b4da099c034002892a8ed7ee4397f7.shtml
[3] https://legal-planet.org/2024/03/08/the-global-conversation-about-solar-geoengineering-just-changed/
[4] https://www.solargeoeng.org/media/media-kit/
[5] https://climateactiontracker.org/global/temperatures/
[6] https://theconversation.com/not-such-a-bright-idea-cooling-the-earth-by-reflecting-sunlight-back-to-space-is-a-dangerous-distraction-223353
[7] https://senseable.mit.edu/space-bubbles/
[8] https://www.unep.org/resources/emissions-gap-report-2019
[9] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%A8%E7%90%83%E5%8F%98%E6%9A%96
[10] https://news.un.org/zh/story/2024/03/1127461
[11] https://www.thecrimson.com/article/2024/3/20/harvard-geoengineering-project-abandoned/
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