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本周在秘鲁利马，一项应对气候变化的全球协议正蹒跚地走向现实——然而，任何政治上可行的协议都不足以阻止全球平均气温的持续升高，甚至可能高得令人不舒服。尽管中国、欧盟28国和美国最近做出的承诺是长期限制温室气体污染无休止增长的可能性的首次迹象，但大气中二氧化碳的浓度已经超过了百万分之400的阈值——并且以目前的增长速度，将在不到二十年的时间内达到450 ppm。据估计，大气可以吸收的一万亿公吨碳可能会在更短的时间内被消耗殆尽，特别是如果印度在发展过程中，像中国一样继续燃烧煤炭，而不尝试在温室气体从烟囱喷出之前捕获二氧化碳。
如果灾难性的气候变化开始显现，无论是更致命的热浪、更多摧毁庄稼的干旱、海平面更快速地上升，还是随着海洋甲烷水合物等自然碳储存融化，释放出更多温室气体，从而推动更多气候变化，世界可能会发现自己需要另一种替代方案，例如地球工程。
那么答案可能是对植物进行基因改造，使其能够从空气中吸收更多的二氧化碳，然后将其埋在海底吗？或者给地球一把巨大的遮阳伞，无论是通过增加云量，还是在平流层漂浮一层反射光线的硫磺颗粒？哥伦比亚大学的经济学家斯科特·巴雷特在今年春季举行的关于二氧化碳捕获技术的研究研讨会上辩称：“在危机时刻，人们会倾向于使用地球工程的快速解决方案。”
如果人类文明继续发展，通过燃烧化石燃料（无论是发电厂的煤炭还是跨越太平洋的巨型集装箱船中的油泥）对气候进行无计划、无指导的地球工程，那么各国可能需要计划有指导的地球工程尝试，或者像英国皇家学会定义的那样，“对行星环境进行有计划的大规模操纵”。尽管如此，科学家们开始一致认为，地球工程不足以解决气候变化。
要理解这一点，有助于思考两种不同的气候工程类型：减少温室气体的和阻挡阳光以保持地球凉爽的。各种阻挡阳光的方案可能快速且廉价，例如派遣飞机在平流层喷洒硫磺颗粒，以模仿火山爆发的冷却效果，或者派遣一支船队通过增加水滴数量来使云层变亮。另一方面，碳去除方案是缓慢且昂贵的，例如使用大型空气过滤器从空中吸走二氧化碳并将其掩埋、转化为燃料或以其他方式阻止其吸收热量。或者可以加速地质时间尺度上限制气候变化的岩石风化和植物生长的自然过程。政府间气候变化专门委员会在其最近的综合报告中指出，这组想法中的一个成员——燃烧植物与二氧化碳捕获和掩埋相结合，即生物能源与碳捕获，或BECCS——可能对限制全球变暖至关重要。美国农业部在10月份为一家名为“酷星球”的公司提供了$9100万美元的贷款担保，该公司希望在路易斯安那州建立一个BECCS设施，以生产生物燃料和生物炭，生物炭是一种富含碳的残留灰烬，可用于改善土壤肥力，使碳不进入大气层。
但是，这两种地球工程都不能作为解决气候变化的方案。《皇家学会哲学汇刊A》12月刊指出，阻挡阳光的方案需要不断刷新，而且充其量只能为真正的解决方案争取时间，例如减少因燃烧化石燃料而堆积在大气中的二氧化碳数量，同时未能考虑到其他影响，例如海洋酸度的增加。二氧化碳去除方案可能会发现自己陷入与世界大量的温室气体排放的持续追赶游戏中——如果世界不采取任何措施来限制全球变暖污染，这将是一个越来越繁重的负担。
地球工程可以在应对气候变化的一些影响方面发挥作用，也许可以用来冷却迅速变暖的北极并挽救夏季海冰。或者，正如大气科学家在《哲学汇刊》的概述中所说，“这些策略可能在用全球分布式清洁能源取代化石燃料燃烧的整个时期使用，甚至在二氧化碳浓度仍然过高时继续使用。”因此，有必要对这些技术进行小规模测试，以评估真实的风险，例如与现有大气气体混合物发生的意外化学反应。当然，需要大量的二氧化碳排放才能检测到人为造成的全球变暖，这表明小规模测试可能不会揭示太多。即使在极小的规模上，对气候进行工程改造仍然是一个对气候和人类文明都具有无法预知后果的激进措施。
除了努力改造全球能源系统之外，没有其他技术修复方案可以解决全球变暖，该系统依赖于燃烧化石燃料，转变为依赖于太阳、地球热能、裂变或可能在某些十年后的聚变等能源，这些能源不会将大气用作垃圾场。地球工程不能满足要求这一事实是好消息，因为它意味着可行的气候工程形式不会削弱这种转变的紧迫性。目前，没有任何形式的气候工程可以解决全球变暖。这样想是科幻小说。