1991年皮纳图博火山喷发(图片来源/tqn.com)
地球工程:用人造火山来对抗全球变暖
仅仅依靠适应来应对气候变化不是一种值得推荐的选择。但是现代技术可以通过对地球的物理或化学进行干预来减缓,或者制止全球变暖吗?这种方法被称为地球工程。地球工程一般分为两类:第一类是从大气中清除二氧化碳的技术;第二类是把阳光和热量反射回空间的太阳辐射管理技术。在这一节,我将探讨太阳辐射管理这个选项,而真正有吸引力的清除二氧化碳的选项则推迟到以后几章。
构成太阳辐射管理基础的原理,是通过改变地球能量的平衡来减缓或扭转变暖。你可以把这个过程视为使地球“更白”或更有反射性,从而使到达地表的阳光更少。这种冷却效应将抵消大气中二氧化碳积累引起的变暖。
“白化”过程类似于火山爆发之后出现的变化。在1991年皮纳图博火山把2000万吨火山灰喷射到平流层之后,全球的温度下降了0.4℃左右。地球工程可以被视为创造人造火山爆发,每年可能需要创造5或10次人造皮纳图博火山爆发,才能抵消二氧化碳积累造成的变暖效应。
近年来也有许多通过太阳辐射管理实施地球工程的建议。一些建议涉及直接让地球的颜色变得更白(比如说,用白色的屋顶和公路)。也许最容易想象的是,把几百万镜子般的小颗粒放在地球上空20英里处。例如,我们可以在本底水平上人工增加平流层的硫酸盐气溶胶。这可以增加地球的行星反射率或者白度,并减少来自太阳的辐射。气候科学家计算出,反射出2%左右的太阳能量可以抵消二氧化碳翻倍带来的变暖效应。在正确地方的正确数量的颗粒可以减少太阳的辐射,并按需冷却地球。
成本估算指出,如果成功,地球工程的成本可能比减少二氧化碳排放的成本要低得多。现有的估算数据表明,要达到同等冷却水平,地球工程的成本是减少二氧化碳成本的1/10到1/100。从经济角度看,把地球工程视为基本无成本是有用的。与这种方法相关,要解决的主要问题是它的效率和它的副作用。
现在,在我们地球上还没有大规模的地球工程实验(除了火山本身),因此,关于其影响与副作用的估算是根据电脑编制的模型。地球工程实际上不能完全抵消温室效应,这是主要的问题。小颗粒或镜子会减少入射辐射,而温室效应会减少出射辐射。两种效应会引起净变暖为零,但它们在物理学上是极为不同的。
一个有用的类比是在热浪期间打开你家的空调。也许平均而言,你的屋子和平时是同样的温度,但一些房间会冷一些,而另一些房间会热一些,而且你肯定会在电费上花一大笔钱。
那么,二氧化碳变暖与“小镜子”变冷共同作用下的净效应是什么呢?以下是目前研究成果的总结:它肯定解决不了海洋酸化问题,因为改变地球的能量平衡对大气二氧化碳浓度几乎没有影响。到目前为止气候模型编制的结果表明,通过向大气中注入反射颗粒,地球可以冷却到现在的水平。但模型也显示了一些重要的副作用。由基础物理学所预测,并由模型证明的一种效应是,降雨量普遍减少。换句话说,随着二氧化碳增加,通过地球工程来回到现在的温度和降雨模式看来是不可能的。一项研究发现,增加平流层的气溶胶会改变亚洲和非洲的夏季季风。
另外,积极的气候管理会引起一系列全新的政治问题。在当今世界上,每一个人都应该对引起全球变暖负责,但没有一个人能承担责任。然而,如果某些国家积极进行气候管理,那么,一旦不合意的天气模式出现,受到影响的各方就会指责它们。这就意味着,任何一项负责任的地球工程方案都需要在各国之间进行谈判,而且,如果某些地区受到伤害,就可能需要某种补偿计划。
这就引起关于地球工程的战略层面的一项警示。它同时具有潜在的破坏性和建设性作用。它可以被善意地用于给地球降温,也可以用于恶意地破坏另一个国家的好收成。这种气候战前景是博弈论奠基人约翰·冯·诺依曼(John von Neumann)所强调的: