科罗拉多州博尔德——在大多数日子里，这里的一小队科学家使用全球气候模型来探索一个从23年后开始的情景。它始于2040年，在一系列冲击最终唤醒世界，对气候变化不断升级的影响采取立即行动之后。
根据这一情景，对于居住在沿海城市的数十亿人来说，到2040年，海平面上升已变得显而易见、危险且代价高昂，各国政府都在思考如何以及在何处将人们从危险中转移出来。他们已经有了一些近期的经验可以借鉴，因为来自极地冰盖融化的水位上升已经使许多小岛国变得不适宜居住，迫使多次救援行动并引发了向同意接收难民的国家的大规模移民。
而这只是迅速形成的紧急情况链条中的一环，最终说服所有主要世界大国采取更严厉的措施。他们已经部署了技术来遮蔽地球免受太阳日益增强的热量，并尝试使用机器全天候地从大气中去除二氧化碳。
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“那是本文的构想，”国家大气研究中心 (NCAR) 的大气化学家 Simone Tilmes 解释说。“如果我们在这个大规模减缓方面起步较晚会怎样？那时我们能做什么？”
Tilmes 的第一项研究于去年秋季发表，认为大气快速脱碳是必要的。现在特朗普政府拒绝了《巴黎协定》，它受到了更多关注。该协议由 195 个国家达成一致，呼吁将全球气温上升幅度控制在比世界工业化前水平高 2 摄氏度（3.6 华氏度）以内。
第二项研究假设，到 2040 年，温室气体仍将照常累积，巴黎设定的 2 摄氏度屏障已经达到，许多人正在忍受接近或超出人类记录经验的极端事件。
“您现在看到的创纪录事件在未来将非常普遍，”大气动力学专家 Jadwiga Richter 说，他正在与 Tilmes 和其他人一起进行这项新研究。
这项研究将探讨地球工程的副作用，或人为尝试减少地球变暖的结果。
影响包括海平面上升、极地冰盖和永久冻土融化、大规模森林火灾、创纪录的高温、极端干旱以及当科学家所说的全球水文循环失调时可能发生的强降水。
将气溶胶（如硫酸盐颗粒）注入平流层以遮蔽地球，或开发更有效地从大气中吸收二氧化碳的“人造树”等机器的想法已经被讨论了几十年。正在进行的 Tilmes-Richter 研究没有在尚未开发的技术中挑选潜在的赢家，而是探讨了它们可能产生的副作用。
他们的研究表明，即使地球工程有效，它也将是不完美的。一些危险，例如日益严重的海洋酸化（威胁海鲜产业）和其他危险，例如全球气温升高（也威胁粮食供应），可能要到 2100 年之后才能停止，届时大气中已去除了足够的二氧化碳。
与此同时，气溶胶，或可以反射太阳光线的小颗粒，以及其他人为降低温度的尝试将影响天气——它们可能会被指责为导致极端事件或造成自然失衡。
“巨大的风险”
一篇学术论文已经研究了所涉及的风险。一个例子是可能延迟或阻止每年为巴基斯坦农作物供水的季风。结果可能是饥荒。另一个影响可能是核战争，如果巴基斯坦怀疑其传统敌人印度在操纵天气方面有某种手脚。
Tilmes、Richter 及其团队正在研究新方法，这些方法可以最大限度地减少这些影响，使地球工程方法更安全。
地球工程的支持者认为，大自然母亲已经证明了使用硫酸盐冷却地球的有效性，这些努力最终可能会减缓极地冰盖的融化并减少极端天气事件。他们指出，大型火山爆发，例如 1991 年 6 月爆发的菲律宾皮纳图博火山，将一立方英里的火山灰和其他碎片抛向天空。
皮纳图博火山爆发后的年度排放量向平流层释放了超过 1000 万吨二氧化硫，二氧化硫在平流层环绕地球并使太阳变暗。据估计，在 1991 年至 1993 年间，全球平均气温下降了近 1 华氏度（0.5 摄氏度）。
像 Tilmes 这样的科学家和其他科学家估计，每天向平流层注入至少 1.5 倍的硫才能有效地冷却地球。一种可能性是通过飞机发射，但科学家们对必要的量存在分歧。根据使用的气候模型，将硫发射到平流层 11 英里高度所需的飞机航班数量估计从每天 6,700 架次到四倍那么多不等。
Tilmes 指出，做这一切的成本将是昂贵的。但与继续无所作为相比，这将是便宜的，因为计算机模型显示，到 2040 年，一切照旧的碳排放量可能会使气温“失控”，以至于地球的某些地区将更难以供养大量人口。
“当我们起步太晚时，很可能只有通过地球工程才能稳定气候，”Tilmes 说。
“但如果我们不知道自己在做什么，那将是一个巨大的风险，”她补充说，并指出需要进行更多研究以了解使用二氧化硫等气溶胶来减弱太阳光线的副作用。
一些科学家担心，人类活动造成的其他化学物质被放置在平流层中可能会使情况复杂化。它们包括氟利昂和其他用作制冷剂或发胶推进剂的气体，这些气体含有氯，每年都会在南极洲上空产生反复出现的臭氧空洞。这些气体可能与为减弱太阳光线而注入的硫或其他物质发生反应，并可能延迟臭氧空洞的恢复。
哈佛大学的一个科学家团队正准备明年从气球上发射一项实验，以便在平流层进行一系列小型测试，以了解这种威胁可能有多真实 (Climatewire，6 月 14 日)。
不是解决方案，只是“止痛药”
赞助 NCAR 工作的国家科学基金会在早期的科学和政治戏剧中发挥了重要作用，这场戏剧始于 1973 年，当时美国科学家开始怀疑保护人类免受皮肤癌和太阳红外线其他伤害的臭氧层正处于危险之中。该基金会委托进行了验证他们怀疑的测试，但行业团体谴责对臭氧层破坏的担忧是“垃圾”。
然后，在 1987 年，在英国科学家发现南极上空的臭氧层确实正在被消耗之后，美国和其他国家组织起来并签署了《蒙特利尔议定书》，这是一项开始禁止使用消耗臭氧层化学品的协议。臭氧层开始恢复。
随着时间的推移，关于地球工程的潜在争议可能会变得更加尖锐和持久，特别是如果美国政府继续站在气候怀疑论者一边。据一位参与辩论但不愿透露姓名的美国官员称，在美国政府机构是否应该参与地球工程测试的问题在奥巴马政府时期就被视为政治“烫手山芋”，远早于特朗普政府开始对已确立的气候科学产生怀疑。
哈佛大学的研究人员强调，即使地球工程的所有风险都可以降低到可接受的水平，太阳变暗和从大气中提取二氧化碳本身也不是应对气候变化的解决方案。“地球工程就像服用止痛药，”哈佛大学的大气化学家 Frank Keutsch 最近在与这里科学家的一次会议上说。
“当情况非常糟糕时，止痛药可以有所帮助，但它们不能解决疾病的根源，而且它们可能弊大于利，”他说。“我们真的不知道地球工程的影响，但这就是我们进行这项研究的原因。”
Tilmes 和 Richter 通过他们的计算机模型研究发现，痛苦将会普遍存在，特别是如果《巴黎协定》没有带来实质性行动。
“哈佛只是一个开始，”Tilmes 说。英国和德国的科学家已经在使用计算机模型来了解退而求其次的方案（例如地球工程）的风险和益处。“中国对这个话题非常感兴趣。”
但是，等到 2040 年，随着地球持续变暖，可能需要长时间的地球工程，甚至可能需要一个世纪或更长时间的生活在极端天气事件中，地球的平均气温才能恢复到《巴黎协定》要求的 2 摄氏度限制。
去年，Tilmes 和其他研究人员制作了一张图表，显示早期实施《巴黎协定》，各国推动更快地减缓温室气体排放（欧洲和美国的温室气体排放量已经开始下降），可能会在 2040 年之前开始降低世界气温，并消除对地球工程的需求。
“现在就弄清楚如何做到这一点，而不是等到 2040 年，会好得多，”Richter 说。
经 Climatewire 许可，转载自 E&E News。E&E 在 www.eenews.net 上提供重要的能源和环境新闻的每日报道。