修補(bǔ)氣候
地球，是人類最大的實驗室。自人類懂得鉆木取火以及耕種土地的那刻起，這個星球就成了我們修補(bǔ)大氣中氣體成分和數(shù)量的長期實驗基地。
近年來，科技的迅速進(jìn)步和人口數(shù)量的激增加速了實驗的進(jìn)展，而初期的實驗結(jié)果顯示，人類造成的影響不容樂觀。研究表明，人類不可能將地球的平均溫度的上升幅度控制在高于工業(yè)化社會之前的2oC以內(nèi)，這是常被視作為一旦超過這個溫度，就將迎來有去無回的“臨界點”。如果那種情況真的發(fā)生，地球?qū)兂梢粋€頻繁出現(xiàn)大規(guī)模干旱、極端天氣和災(zāi)難性海平面上升的煉獄。人口數(shù)量可能因各種疾病的肆虐和日益加劇的饑荒而受到嚴(yán)重影響。
○ 氣候變化持續(xù)惡化的潛在后果：到了2025年，50億的人類將周期性的面臨水資源短缺。北極圈的永凍土將融化，并釋放出1900億噸的溫室氣體，繼續(xù)擴(kuò)大當(dāng)前的變暖趨勢。| 圖片來源：Futurism
為了改善這種潛在的危害，有人建議我們在地球上開展全新的實驗，來化解那些由氣候變化帶來的破壞性“報復(fù)”。這個實驗性的解決方案就是地球工程，一個用來改變地球氣候、使地球變得更適合人類居住的過程。
目前專家們雖然已提出許多可行方案，但每個方法的實施都面臨著各方面的巨大挑戰(zhàn)。這些方案的完成幾乎需要地球上的每個國家之間進(jìn)行精確和持續(xù)的合作，這是一項從未完成過的壯舉。
更重要的是，科學(xué)家對地球工程在安全性方面仍然存在分歧。部分原因在于，由于影響地球氣候系統(tǒng)的變量眾多，因此任何方案都可能造成一些科學(xué)家無法預(yù)測的副作用。科學(xué)家已經(jīng)為此產(chǎn)生了許許多多的爭論。
但用地球工程改變地球的提案仍然堅挺存在。許多科學(xué)家堅持視地球工程戰(zhàn)略作為拯救人類未來的最后一根稻草。
○ 氣候變化持續(xù)惡化的潛在后果：到了2050年，世界上整整四分之一的植物和脊椎動物面臨滅絕；海洋酸化將消滅所有剩下的珊瑚礁。小冰川完全消失，大冰川縮小70%。同時，驚人、致命的熱浪將席卷全世界的主要城市。| 圖片來源：Futurism
斯坦福大學(xué)的氣候?qū)W家 Ken Caldeira 說：“假設(shè)全球變暖繼續(xù)持續(xù)，熱帶地區(qū)或許就會變得太熱，以至于大部分農(nóng)作物都無法種植，從而導(dǎo)致大面積的作物欠收和大規(guī)模的饑荒。” 由于大氣中含有大量的二氧化碳，所以即使我們已經(jīng)到了這個危機(jī)狀態(tài)，變暖依然會繼續(xù)下去。Caldeira 補(bǔ)充說：“地球工程是唯一已知能使地球在社會關(guān)聯(lián)的時間尺度內(nèi)開始冷卻地球的方法?！?/span>
我們該怎么做呢？
大約30年前，一位名叫 John Martin 的海洋學(xué)家在一次演講中說：“給我半桶鐵，我會還你一個冰河時代?！?/span>Martin的大膽聲明開啟了在之后十年內(nèi)的第一批地球工程的研究。
Martin的理念從概念上看非常簡單，叫鐵質(zhì)施肥（Iron Fertilization）。它所需要做的就是在一片寬闊的海洋表面撒上一層鐵（以硫酸亞鐵的綠色晶體的形式存在）。這些鐵會刺激浮游植物、海生植物的生長，接著植物會吸收二氧化碳并釋放出氧氣。從理論上說，如果大規(guī)模地開展這項措施，鐵質(zhì)施肥將能移除大氣中的大部分由人為產(chǎn)生的二氧化碳。
○ 鐵質(zhì)施肥。| 圖片來源：Lou Patrick Mackay/Futurism
根據(jù)美國宇航局（NASA）的說法，海洋中的自然碳循環(huán)每年大約將100噸的碳從大氣轉(zhuǎn)入深海中，并且提供了地球一半的氧氣。但是如果這種效應(yīng)被人為的放大又會出現(xiàn)什么問題呢？
簡而言之，會有很多問題。海洋科學(xué)家再三強(qiáng)調(diào)，雖然大量浮游藻類在活著時會吸收二氧化碳，但死亡后，它們的微小分解體會吸引大量細(xì)菌。大量瀕死的浮游植物聚集在一起招來的細(xì)菌能消耗掉周圍水域中的所有氧氣，從而形成一個讓任何游入這片區(qū)域的生物都會死亡或病變的“死亡地帶”。
○ 2014年9月的墨西哥灣：淡藍(lán)和綠色的區(qū)域顯示了大量富集的藻類，會導(dǎo)致形成死亡區(qū)域。| 圖片來源：U.S. Air Quality
最重要的是，即使是最“理想”的鐵質(zhì)施肥模式，對全球二氧化碳的濃度影響也可能不大。2008年，聯(lián)合國生物多樣性中心發(fā)布了一項禁止鐵質(zhì)施肥試驗的中止規(guī)定。
然而，由于政府的傾向和甚至一些非法的施肥實驗的開展，這個想法在新聞報道中不斷涌現(xiàn)。海洋科學(xué)家一直對鐵質(zhì)施肥的質(zhì)量感到沮喪，有時他們認(rèn)為這一風(fēng)潮已經(jīng)平息了，可之后又發(fā)現(xiàn)它們?nèi)缤┦话悴粩嗲忠u。2009年，幾位著名的海洋專家在對這個話題的回顧中寫道：“我們建議現(xiàn)在是時候打破這個20年循環(huán)了。我們對海洋施肥已經(jīng)有了足夠多的了解，因此敢說我們不該再將其列為緩解氣候變化的手段之一。”
○ 氣候變化持續(xù)惡化的潛在后果：到了2085年，熱帶氣候區(qū)被“推進(jìn)”至高緯度地區(qū)使許多種不同的熱帶疾病傳播至更多地域，許多人都會接觸到諸如登革熱、寨卡病毒和西尼羅河病毒等病原體。| 圖片來源：Futurism
更酷更亮
在地球工程中，鐵質(zhì)施肥計劃的魅力在于其簡單性：它相對便宜，依靠的是我們已有的技術(shù)，使用的是科學(xué)家已經(jīng)熟知的過程。
其他的地球工程策略并沒有這么簡潔。例如，在空間放置浮動陣列的鏡子或大量“遮陽傘”來反射或阻擋陽光。據(jù)NASA在2006資助的一項研究工作發(fā)現(xiàn)，通過將全球陽光水平降低2％，就能足夠冷卻地球，甚至足以平衡大氣中二氧化碳的兩倍的熱量。
○ 在空間中安放鏡子來反射陽光。| 圖片來源：Lou Patrick Mackay/Futurism
這種提議對后勤的挑戰(zhàn)是巨大的，這需要數(shù)10億美元來設(shè)計并發(fā)射這些設(shè)備。此外，我們對直接阻斷陽光的潛在副作用了解甚少，據(jù)專家預(yù)測，這有可能導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的降低、天氣模式的改變，極地冰蓋的移動，和海洋環(huán)流模式的變更。
○ 太空遮陽傘。| 圖片來源：Lou Patrick Mackay/Futurism
現(xiàn)在，研究人員更傾向于采用一些模仿地球自然過程的地球工程技術(shù)。地球工程的支持者最力挺的一種方法是平流層的氣溶膠注射，這是一種將反射性顆粒注入高層大氣的過程。如果這種方法能達(dá)到預(yù)期效果，顆粒將會反射入射的太陽光線，減少大氣的溫室效應(yīng)。這種方法模仿了火山噴發(fā)后造成的影響，在過去，火山噴發(fā)已顯示出對地球具有冷卻效應(yīng)。
但這也同時存在著風(fēng)險?！蹲匀弧冯s志最近報道的一項模擬研究表明，在北半球的平流層注入氣溶膠可以使北半球局部地區(qū)略微降溫，甚至可能會減少北大西洋颶風(fēng)。但是，這也會對撒哈拉以南的非洲地區(qū)造成毀滅性的干旱。相反，若在南半球的大氣層釋放這些微粒，可以增加撒哈拉以南非洲地區(qū)的降雨量，但同時也會增加北大西洋的熱帶氣旋數(shù)量。在這兩種情況下，會發(fā)生這些現(xiàn)象是因為局部急流變得更強(qiáng)，并向各自的極點轉(zhuǎn)移。
○ 氣溶膠注射。| 圖片來源：Lou Patrick Mackay/Futurism
避免這種情況發(fā)生的唯一方法就是持續(xù)的定期注射氣溶膠，大氣科學(xué)教授Haywood 預(yù)計至少每6個月就需在赤道周圍的高海拔附近進(jìn)行注射，以確保顆粒能均勻的分布。這是一個需要世界各國政府共同達(dá)成的全球協(xié)定，一個全世界所有人都想要改變我們一直生活的環(huán)境的共識。
雖然反射性氣溶膠可以降低地球的溫度，但并不會減少已存在于大氣中的溫室氣體。因此，這個計劃也要求我們在連續(xù)幾十年內(nèi)都維持這種反射性氣體層，同時減少我們的總體排放量。如果做不到這樣，屆時地球的情況對人類來說可能會變得更糟糕。
氣候：分裂
對于大多數(shù)地球工程計劃來說，要想真正減輕氣候變化的影響，就不能妄想有一勞永逸的方法，這需要數(shù)十年甚至數(shù)百年如一日的持續(xù)維護(hù)。
Haywood說：“所有的模型都表明，假如我們從現(xiàn)在起到2100年之間都開展地球工程，然后在2100年突然停止工程，那么只需約5年的時間，就能累積所有常態(tài)下積累的全球變暖?！边@種反彈被稱為“終止效應(yīng)”，意味著如果人類想要使用任何基于反射的地球工程策略（例如用氣溶膠或反射面），還必須同時大幅減少大氣中已有的溫室氣體和新的排放量。
這將使我們需要通過對政治體制、經(jīng)濟(jì)繁榮和社會優(yōu)先次序的改變，長期地對地球工程的進(jìn)行維護(hù)。
對于反對地球工程的人來說，這就是真正的問題所在：我們應(yīng)找到一個“快速解決”的方法，而不是減少對化石燃料的依賴。然而這些修復(fù)并不會像我們認(rèn)為的那樣去運(yùn)作。我們對地球的思考方式就如同一些想要想減肥的人，我們寧愿邊吃減肥藥邊繼續(xù)胡吃海喝，但最后的付出會比直接采用健康飲食和加強(qiáng)運(yùn)動要多得多。
ETC組織的拉丁美洲司長 Silvia Ribeiro 說：“地球工程計劃忽略了為什么到現(xiàn)在為止仍沒有足夠多的政治主張要對氣候變化的做出更多應(yīng)對，而他們反過來卻為自己的無作為辯護(hù)。”甚至地球工程的支持者也擔(dān)心這些計劃可能會鼓勵政治部門不再積極減排，例如美國國務(wù)卿 Rex Tillerson 最近就稱氣候變化“只是一個工程問題”。
科學(xué)家們早已厭倦了被卷入這種爭論。
○
○ 氣候變化持續(xù)惡化的潛在后果：到了2100年，大氣中的二氧化碳預(yù)計達(dá)到840ppmv，這是過去65萬內(nèi)間的最高水平。新的氣候區(qū)出現(xiàn)在39%的地球陸地表面，地球的地表特征將轉(zhuǎn)移。屆時，干旱將使沙塵暴席卷全世界。| 圖片來源：Futurism
