由于各国屡次未能大幅削减温室气体排放，科学家和其他人士开始思考，气候变化是否可以通过从大气中去除这些气体的技术来阻止，而不是通过削减排放量。这种方法被称为地球工程。不幸的是，最近一项关于其对海洋影响的模拟发现，即使是极端的方法也无法完全恢复海洋环境。这项研究于 8 月 3 日发表在《自然气候变化》杂志上。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
这些实验的重点是二氧化碳去除 (CDR)，即直接从大气中提取过量二氧化碳的过程。从理论上讲，这可以帮助海洋，因为当它们吸收过多的二氧化碳时，就会变得危险地酸化。一种 CDR 的想法是种植大量消耗二氧化碳的树木，然后在可以捕获排放物并将其储存在地下的设施中燃烧这些树木。但从来没有人大规模地测试过这种或类似的碳去除方案。
大规模测试的下一个最佳选择是大规模模拟。在这项新的研究中，由波茨坦气候影响研究所的环境科学家萨宾·马特修斯领导的研究人员使用计算机模型来调查 CDR 在修复因二氧化碳排放而受损的海水方面的有效性。
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两个实验的故事
马特修斯的团队在两个实验中使用了他们的计算机模拟。在第一个实验中，他们想看看碳去除是否可以将大气中的二氧化碳浓度降低到工业革命之前的典型水平，从而使海洋环境恢复到工业化前的状态。
研究人员的模拟基于 1800 年至 2005 年的真实二氧化碳排放量，然后将这些排放量预测到 2250 年。然后，他们模拟了如果技术能够从 2250 年到 2700 年每年去除 180 亿吨二氧化碳（约占当前排放率的一半）会发生什么。研究人员发现，这确实降低了大气中的二氧化碳水平，但无法恢复海洋工业化前的溶解氧含量或温度。即使经过 450 年的地球工程，模拟海洋的酸化程度几乎与没有任何干预措施的情况一样。
但是，如果有人发明了一种更好、更神奇的碳去除技术会发生什么呢？科学家们想知道，因此他们将最大去除率提高到每年 900 亿吨二氧化碳。来自耶鲁大学的地球物理学家唐纳德·彭曼说，这种高性能“坦率地说很荒谬”，他没有参与这项研究。然而，即使在这一水平上，到 2700 年，海洋仍然比工业化前的海洋环境更温暖、酸性更强、含氧量更少。
在他们的第二个模拟中，该团队模拟了一个世界，在这个世界里，尽管困难重重，但现在的人类已经大幅减少了他们的温室气体排放。他们想了解减少排放还是事后碳去除更好。他们做到了：在保护海洋环境方面，去除根本无法与减少排放相比。即使在 CDR 每年从大气中去除 900 亿吨二氧化碳的模拟中，深海的酸化程度也远高于减少排放的模型。彭曼说，“很明显，与其试图清理烂摊子，不如从一开始就不要制造烂摊子。”
根据马特修斯的说法，CDR 在应对海洋酸化方面效果不佳，因为海水循环的方式。海洋的某些区域，地表水会沉入深海，并在那里停留数百年甚至数千年，与大气隔绝。因此，即使 CDR 确实设法显着降低大气中的二氧化碳浓度，深海仍然高度酸化。
这不是唯一表明碳去除效果不佳的研究。8 月 3 日发表在《自然通讯》上的一项研究表明，要将全球变暖控制在 2 摄氏度，需要从现在到 2100 年每年从大气中去除 18 亿吨碳——这是一个超过当前技术能力的艰巨任务。
马特修斯指出，这些研究并不意味着碳去除完全没用。“我们只是说 CDR 不足以应对一切照旧的情况，”她说。“但仍然有可能将 CDR 作为一种补充措施。”去除虽然不能弥补过量排放的所有损害，但如果与实际的碳减排相结合，可能仍然具有价值。