如果减少碳排放未能阻止气候变化，我们可能有一天可以选择将反射镜卫星送入太空，或者在平流层中填充反光粒子来阻挡太阳光线。
一项新的研究表明，这些措施可以显著冷却地球。但研究人员警告说，如果它们不起作用或突然停止，可能会使情况变得更糟。
“据我所知，这是首次对地球工程方案进行世纪尺度、时间相关的模拟，”加州斯坦福市卡内基科学研究所全球生态系的 Ken Caldeira 说，他是本周发表在《美国国家科学院院刊》上的这项研究的资深作者。地球工程是指旨在改变地球气候的活动，可能包括阻挡太阳、大规模重新造林和将二氧化碳封存在海洋中。
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首先，Caldeira 和他的同事生态学家 Damon Matthews 构建了一个模型，以确定如果二氧化碳排放量继续以目前的速度增加，全球气候会发生什么变化。他们的发现是：到 2100 年，地球表面温度将比 1900 年平均升高 3.5 摄氏度（6.3 华氏度），北极部分地区的温度将升高多达 6 摄氏度（10.8 华氏度）。
接下来，这对研究人员模拟了在 2000 年至 2075 年之间的某个时间添加地球工程方案的效果，这将导致照射到地球的辐射量均匀减少。作者的模型预测，热带地区的温度会略微下降（下降 0.35 摄氏度或 0.63 华氏度），而北极的温度会上升 1 摄氏度（1.8 华氏度）。换句话说，地球的平均温度与 1900 年相比不会有太大变化。
“积极的结果是，您可以随着二氧化碳的增加而增加地球工程，”Caldeira 说。“在十年内，您将获得地球工程方案的大部分冷却效果，在二十年内，您将获得全部效果。”
气候调节模型还表明，降雨量也可以被操纵。如果没有干预，持续变暖的海洋将导致海洋上空降雨增多，而大气中二氧化碳的增加将减少植物蒸发的水量，导致热带地区降雨减少。如果部分偏转太阳光线，海洋就不会变暖，只会影响热带降雨，使总降水量比变暖情景下减少约十倍。
Caldeira 和 Matthews 还模拟了如果地球工程方案在最初降温后停止或失败的情况。他们发现，其效果类似于暂时在地球恒温器上加装一个人为的上限。“如果地球想变暖四度，”Caldeira 说，然后“系统失败，气候系统的快速响应时间意味着您将受到所有变暖的影响。” 他警告说，在这种情况下，可能导致地球以高达目前变暖速度（每十年 0.2 摄氏度或 0.36 华氏度）的 20 倍的速度快速变暖。
“这里缺失的数据是假设我们将使我们的政策完全依赖于气候模型，”加州大学欧文分校研究地球工程的物理学家 Gregory Benford 说。他主张对这些类型的方案进行更多实验，以确定风险和收益，并指出他不相信如果地球工程方案因政治或其他原因失败或突然停止，后果必然会很严重。“您一直在阻挡一个微分，因此变暖速度会加快，”Benford 说。“但是，您刚刚有 20 年的时间可以尝试做其他措施，例如减少碳排放。”
Caldeira 说，无论如何，地球工程可能不是控制气候变化的首选。“规避风险的策略，”他说，“是减少排放。”