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当一份关于气候变化的报告送到美国总统的办公桌上时，建议不是减少温室气体排放。相反，科学顾问建议通过技术手段干预气候系统本身——这种做法现在被称为地球工程。而这位总统不是巴拉克·奥巴马、乔治·W·布什，甚至不是比尔·克林顿——而是 1965 年的林登·约翰逊。
约翰逊总统在那年二月对国会说：“这一代人已经通过……化石燃料燃烧产生的二氧化碳的稳定增加，在全球范围内改变了大气成分。” 为了解决这个问题，他的科学顾问建议在 1300 万平方公里的海洋上散布反射性颗粒，以便将额外 1% 的阳光反射回太空。
如今，随着气候变化加速且在遏制温室气体排放方面几乎没有采取任何措施，一些科学家重新提出了“对行星环境进行有意识的大规模操纵”的想法，正如英国皇家学会所说的那样。毕竟，这个想法几乎与理解全球变暖背后的物理原理一样古老。瑞典化学家斯万特·阿伦尼乌斯认为，全球变暖将对人类有利，因此应鼓励燃烧化石燃料，他在 19 世纪末手工计算了持续燃煤和二氧化碳 (CO2) 浓度升高可能对温度产生的影响，这与联合国政府间气候变化专门委员会及其一个多世纪后的计算机模型大致相符。
这就是为什么 175 位科学家和其他感兴趣的人士（包括希望从地球工程中获利的公司）在 3 月底聚集在阿西洛玛会议中心，试图重现分子生物学家在 1975 年聚集在那里以安抚对基因工程持怀疑态度的公众所取得的成功。最终，聚集在一起的准地球工程师发布了一份声明，除其他外，呼吁“在所有相关学科进行进一步研究，以更好地了解和交流，是否有其他策略来缓和未来的气候变化是可行、适当和合乎道德的。”
人类操纵自然系统造成的意外后果清单很长：混凝土丛林造成城市热岛效应，内陆农业用地施用化肥导致巨大的海洋死区，以及有意引入的物种，例如澳大利亚的甘蔗蟾蜍，这些物种对生态系统造成了严重破坏。无论是通过不断向平流层泵入硫酸盐来模仿火山对气候的降温影响，还是通过无人驾驶船喷射水蒸气来增亮云层，可能出现的问题从关闭某些地区的降雨到单方面宣战不等。
正如英国皇家学会在其2009 年关于地球工程的报告中指出的那样：“缓和气候变化最安全和最可预测的方法是采取早期有效的行动来减少温室气体的排放。没有哪种地球工程方法可以为气候变化问题提供一种简单或容易接受的替代解决方案。”
然而，人类已经在管理气候，即使是旨在改善环境的行动也是如此。最近一项减少货船硫酸盐污染的决定实际上会进一步加剧全球变暖，因为更多降温颗粒从空中被清除。
ScientificAmerican.com采访了卡内基研究所斯坦福大学全球生态系的气候建模师和地球工程专家肯·卡尔代拉，他创造了“太阳辐射管理”一词来描述减弱太阳光线的努力（尽管他现在更喜欢“气候干预”），以了解人类为什么要聪明地进行行星管理。
[以下是访谈的编辑稿。]
首先，什么是地球工程？
地球工程这个词对不同的人来说意味着许多不同的事情。通常，人们所说的地球工程分为两大类。有些方法试图减少温室气体浓度增加引起的气候变化量，还有一些方法试图去除已经排放到大气中的温室气体。
地球因阳光而变暖，地球吸收的热量随后会重新辐射回太空。温室气体使地球更难向太空辐射能量。因此，使地球降温的两种主要方法是创造条件使地球吸收更少的阳光，或者使地球更容易将热能辐射回太空。
第一类方法通常包括以下内容：将巨型卫星送入太空以偏转太阳光线，将微小颗粒放入平流层，使海洋上的云层变白，或者使屋顶变白或种植颜色较浅的作物。它们都是试图将太阳光线从地球偏转开的尝试。
第二类允许更多的热能逸出。
还有一类是有些人提出的：我们可以将存在于地球表面的热量塞到海洋深处。这方面还没有做过太多研究。但这又是另一种改变地球表面温度的方式。
为什么我们甚至需要考虑这个问题？
如果我们将温室气体浓度冻结在当前水平，即使没有几个世纪，地球也会在未来几十年内继续变暖。我们做了一项研究，表明如果我们想通过减排来稳定温度，就需要将排放量降至零。排放量需要完全消除。在[联合国政府间气候变化专门委员会]考虑的每一种排放情景下，本世纪的温度都将继续升高。
考虑到物理气候系统、我们的能源基础设施和我们的政治体系中的所有惯性，实际上没有任何实际方法可以通过减排来减缓气候变化的速度或大大降低气候风险。减排本世纪无法开始使地球降温，特别是如果我们还控制发电厂的硫排放，而硫排放现在会产生降温影响。
如果目前的趋势继续下去，本世纪末，几乎每个热带地区的夏天都会比有史以来最热的夏天还要热。这带来了可能出现大范围的农作物歉收和饥荒的可能性。如果这些可怕的情况开始变得司空见惯，我们将面临许多人挨饿，并且在未来几十年甚至几个世纪都可能持续变暖的情况。
考虑到巨大的风险和本世纪通过减少温室气体排放造成的变暖的不可逆转性，只有在面对气候紧急情况时考虑我们会做什么才是负责任的。这部分包括考虑地球工程。但我们还需要考虑开发可以在炎热干燥条件下生长的作物品种。我们需要考虑如何帮助[发展中国家]，它们[未来]无法种植粮食，实现工业化，以便它们获得外汇来购买粮食。
您最初是如何开始研究地球工程的？
我最早在 1998 年从[物理学家]洛厄尔·伍德那里听说了这些想法，他是[物理学家和氢弹制造者]爱德华·泰勒的门生。泰勒对人性持悲观看法，对技术持乐观态度……在 20 世纪 80 年代中期，泰勒开始考虑气候变化。他不相信人类机构有能力减少温室气体排放。因此，他想知道是否有技术手段可以解决气候变化问题，而无需改变人类机构或人性？他偶然发现了地球工程的想法。
地球工程有着深厚的历史渊源。1965 年提交给约翰逊总统的一份报告指出，温室气体造成的变暖可能会对美国构成风险。报告建议我们可以在海洋表面散布反光颗粒，这将抵消变暖。反射阳光到太空以解决气候变化的概念比减少温室气体排放的历史渊源更深。没有人向约翰逊提出过这一建议。
1998 年，[物理学家和地球工程师]大卫·基思和我与洛厄尔·伍德一起参加了一次会议，讨论解决气候变化的方法。洛厄尔建议我们在平流层高处放置大量颗粒。我记得当时想，“哦，这永远行不通，”因为温室气体昼夜不停地工作。它们在北极和赤道以及冬季或夏季都会工作。但阳光在白天、赤道和夏季最强。
因此，我努力证明洛厄尔·伍德是错误的。回到办公室后，我与同事一起进行了将阳光反射出去的模拟。令我们惊讶的是，反射阳光抵消了二氧化碳增加对气候的绝大部分影响，无论是在区域上还是在季节上。
我们开始是为了证明它行不通，但我们的模拟最终表明它基本上是可行的……由此产生的气候与工业化前的气候非常相似。它并不完全相同。你抵消了 90% 的温度变化，可能抵消了 70% 的水文变化。
……[但是]二氧化碳具有化学活性，在海洋中形成碳酸，这会侵蚀海洋生物的壳和骨骼。这些方法对海洋酸化没有任何帮助。
还有哪些其他风险？
与这些气候干预方法相关的风险主要有两种。一种与环境科学以及预期或意外后果有关。另一种是社会、政治甚至军事风险。
在环境风险方面，通过增加太阳光的反射来抵消温室气体的影响不会是完美的。有些人，可能是一小部分人，将减少降雨量。人们担心颗粒可能会对臭氧层产生什么影响。
1991 年，菲律宾一座名为皮纳图博火山的火山爆发，向平流层喷射了大量物质。它将 2% 的阳光反射回太空，地球温度下降了半摄氏度。这种物质在一年左右后就从大气中掉落了，但如果这种物质得以维持，那么它足以抵消本世纪预期的所有全球变暖。
在皮纳图博火山爆发后，大气中的臭氧含量减少了 3%。这种臭氧损失似乎在春季和北纬地区更为严重。居住在北欧的人们可能会受到不利影响。
…… 阳光和二氧化碳的抵消并不完美。我们预计会对海洋环流产生一些影响。洋流可能会发生剧烈变化。
我们基本上正在进入一个未知的领域。可能会发生一系列潜在的糟糕的事情……任何时候你试图干预一个复杂的系统，都会有意想不到的结果。但是，对于温室气体，我们已经在以很大的方式干预一个非常复杂的系统。
环境后果是我们最不担心的问题之一……想象一下这样一种情景：世界变得更加炎热，中国进入了严重的干旱时期。中国领导人说，“我们的人民正在受苦。我们正在经历饥荒。让我们向平流层投放气溶胶以恢复我们的气候。” 很难想象他们会拒绝部署该系统。
想象一下他们这样做，然后美国也进入了一两个类似的严重干旱时期。无论中国的干预是否是美国干旱的原因，几乎都无关紧要。美国民众很可能会将干旱归咎于中国。巨大的政治紧张甚至军事行动的可能性很高。
我认为，由于任何气候干预，很可能会有赢家和输家。在一个拥有核武器的世界、一个存在恐怖主义且输家有能力反击赢家的世界中，政治或军事风险可能会压倒任何环境利益的可能性非常真实。
减少环境风险的最清晰途径是减少温室气体排放。但是排放和全球气温持续上升。我们需要考虑如果发生不好的事情该怎么办……如果我们已经在减少温室气体排放并帮助最脆弱的国家发展经济的轨道上，那么我会对开发这些方案感到非常安心。如果我们仍在建造燃煤发电厂和耗油的SUV的同时开发这些方案？你会怀疑这些方案在多大程度上助长了不良行为。
这些风险可以克服吗？
从环境角度来看，最好的方法是谨慎地介入气候干预：逐步增加干预力度，这样如果开始发生不好的事情，就可以将其调回。不幸的是，这可能是政治上最难做到的事情。在真正的气候危机发生之前，我们永远不会达成部署任何东西的共识，在这种情况下，动机将是立即打开龙头以避免灾难。从环境角度来看，这是你能做的最冒险的事情。
我们需要测试这些想法吗？还是只进行建模？
现在进行部署系统的实地测试还为时过早。[但是]你需要围绕气候干预进行的大部分科学研究与你理解气候变化所需的科学研究相同，例如理解平流层中的粒子如何影响平流层化学？低层大气中的粒子如何影响云的形成？……这确实是气候科学家无论如何都应该做的研究。
当你开始进行规模过大以至于开始影响国际边界的人们的测试，或者你想在海洋中进行这些测试时，事情会变得更具争议性。这些测试非常具有争议性，最好等到人们对需要进行这些测试达成更多共识时再进行。
谁可以被信任来处理这个问题？ 有公司希望投资这项研究，他们可以被信任吗？
这是一个滑坡。以云增白方法为例。 假设你有一群船只正在洛杉矶和圣地亚哥海岸附近使云层变亮，这可能会将更凉爽、更湿润的空气吹到美国西南部沙漠地区。 生产更亮的云层可能具有巨大的经济价值，私人公司可能会在该领域发挥作用。 但是，重要的是在公司开始进行自己的实地测试之前，就如何处理这些不同问题达成共识。
……我希望看到政府投资。我希望[美国国家科学基金会] 在这项科学调查中发挥领导作用，因为我认为许多最好的科学研究确实是由大学的研究人员推动的，他们受追求真理的驱动，而不是任何单一的结果。
但是我们可以信任政府吗？
我认为我们不能信任政府。它愿意绑架和折磨人民，并参与秘密战争……[但是]由正常的科学方法推动的同行评审的公开探究是一种非常棒的制度。它并不完美，因为会出现糟糕的论文被发表，有时结果会被保密，而这些结果应该更加公开。 将这项研究保存在公开资助的、非机密的、公开的期刊中非常好。
最近关于地球工程的阿西洛马会议的意义是什么？
……外交关系委员会两年前在[华盛顿]特区举行了一次关于这些技术治理的会议。另一个小组去年在里斯本举行了一次关于类似问题的会议。皇家学会将于今年秋季举行会议。关于如何管理这些技术的讨论正在进行中。我将这次会议视为该讨论的延续和扩大。我对会议上发生的事情没有任何异议。[由于担心组织者的经济利益，卡尔代拉没有参加。]这些问题很复杂，不会在几天内得到解决。
最终，你认为我们最终会使用这些想法吗？
没有人可以预见未来。我的一些朋友认为，这些系统几乎肯定会在某一天被部署。我的直觉是，我们将永远不会部署这些系统。
但我认为风险足够高，我们需要了解这些系统是否可以在气候危机发生时提供帮助……专家非常不擅长预测未来。我们所能做的就是开发我们认为可以在各种情况下降低风险的方案。 [气候变化]可能会导致可怕结果的可能性并非为零。我们应该为它们做好准备。因为灾难的代价太大了，而开发[地球工程]的代价相对较小。
它是否会被部署？我希望不会。