增強(qiáng)地球的反射性

大衛(wèi)?基斯

改變反射率是一種旨在增強(qiáng)地球大氣層反射性的太陽(yáng)能地理工程

為什么要改變反射率

上一次大氣層二氧化碳含量與今天一樣多的時(shí)候，大約出現(xiàn)在300萬(wàn)年前——當(dāng)時(shí)的海平面比今天高10-30米。長(zhǎng)期以來(lái)，氣候模型一直努力盡可能地去模仿海平面的大幅波動(dòng)變化。事實(shí)是，當(dāng)我們歷史性的第一次使用智能科學(xué)，用一個(gè)高質(zhì)量、帶極地冰原的氣候模型去模擬這些大波動(dòng)的時(shí)候，帶來(lái)的卻是災(zāi)難性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

新模型顯示，僅是現(xiàn)在的南極融化速度就可以讓全球海平面在21世紀(jì)末上升足足1米——遠(yuǎn)高于先前的估計(jì)。更糟糕的是，模型表明，即使二氧化碳減排工作取得卓越成功，也無(wú)法拯救西南極洲冰原，最終的海平面上升幅度還是將超過(guò)5米。海平面升高區(qū)區(qū)1米就可以讓邁阿密和孟買這樣的沿海城市面臨全城被淹的危險(xiǎn)，并導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)破壞。

我們需要降低溫度，并且速度要快。在這方面，改變反射率——一種旨在通過(guò)增加地球大氣層反射性的太陽(yáng)能地理工程——大有可為。

比如，在平流層注入可將太陽(yáng)光反射的人工氣溶膠有助于遏制溫室氣體帶來(lái)的變暖。其中的機(jī)理類似于夏天穿白襯衫：白色反射太陽(yáng)光，可以讓覆蓋下的皮膚感覺更涼爽；而深色吸收太陽(yáng)光并有升溫作用。

誠(chéng)然，即使在最理想狀態(tài)中，僅僅依靠太陽(yáng)能地理工程也無(wú)法穩(wěn)定世界氣候。對(duì)此，我們必須一面停止向大氣層排放碳污染，一面學(xué)會(huì)如何去除已經(jīng)存在于大氣層中的碳。這便是應(yīng)該將用于遏制氣候變化的資源大部分用于減排的原因。

最新研究表明，只是減排并不能拯救西南極洲冰原，也不能防止海平面災(zāi)難性地上升。但是，如果在減排的同時(shí)略微改變反射率，就有機(jī)會(huì)停止氣溫上升，有助于將世界氣溫保持在前工業(yè)化水平之上的1.5℃以內(nèi)，即2015年12月巴黎氣候談判所達(dá)成的更激進(jìn)的目標(biāo)。應(yīng)該指出的是，考慮到碳循環(huán)反饋（如凍土解凍），即使今天就消滅排放，世界溫度上升幅度仍可能達(dá)到1.5℃。

不確定性和風(fēng)險(xiǎn)

如今，全世界大部分最新氣候模型都探索了改變反射率的問(wèn)題，并且都發(fā)現(xiàn)該過(guò)程確實(shí)有遏制氣候變化的潛力。除了限制升溫總幅度，它還有助于遏制峰值溫度的上升，降低發(fā)生破壞性熱浪的風(fēng)險(xiǎn)。并且它在減少極端降雨方面似乎特別有效，這極有利于洪水危害最小化。

改變反射率的這一做法仍充滿不確定性和風(fēng)險(xiǎn)性，部分是因?yàn)檫@方面的系統(tǒng)性研究太少。而事實(shí)上，改變反射率毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)讓某些東西變得更糟。但沒(méi)有一個(gè)氣候模型表明，略作干預(yù)會(huì)讓任何地區(qū)在總體上惡化。此外，巨大的潛在收益（高達(dá)億萬(wàn)美元級(jí)別）與低廉的直接成本——全部部署也只需要幾十億美元——對(duì)比鮮明。事實(shí)上，改變反射率非常廉價(jià)，其直接成本根本不會(huì)成為決定性問(wèn)題。相反，這是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)權(quán)衡的問(wèn)題——需要做更多的研究來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

考慮到這方面知識(shí)的不足，明智之士絕不會(huì)在今天部署去改變反射率，但也絕不應(yīng)該忽略它的潛力。畢竟，我們不能因?yàn)闀簳r(shí)還沒(méi)有得到證實(shí)，就放棄一種很有希望的癌癥藥物。

美國(guó)科學(xué)院（US National Academy of Sciences）首次關(guān)注該問(wèn)題是在一份1983的報(bào)告中，當(dāng)時(shí)將該問(wèn)題稱為“氣候改造”。在1992年和2015年，美國(guó)科學(xué)院都建議進(jìn)行仔細(xì)研究。全球主要的環(huán)境組織，如環(huán)境保護(hù)基金（Environmental Defense Fund）和自然資源保護(hù)委員會(huì)（Natural Resources Defense Council），都對(duì)此支持進(jìn)行小范圍的仔細(xì)研究。

其中一個(gè)原因是擔(dān)心用于研究其他方法的資源因此被分散。當(dāng)然，也有權(quán)衡問(wèn)題。以經(jīng)費(fèi)為例，美國(guó)每年用于氣候科學(xué)預(yù)算有30億美元左右。一個(gè)太陽(yáng)能地理工程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目每年只需要花費(fèi)幾千萬(wàn)美元，這是完全可行的。

阻礙進(jìn)步的更大障礙，是擔(dān)心更多地關(guān)注地理工程解決方案不利于激勵(lì)減排。也許事實(shí)也是如此，但如果你僅僅因?yàn)橐豁?xiàng)實(shí)驗(yàn)性的肺癌治療方法在小白鼠身上出現(xiàn)了令人欣喜的效果就開始抽煙，那你一定是瘋了。而事實(shí)上，可以想象推進(jìn)改變反射率研究的共同努力能夠刺激減排行動(dòng)，就像化療副作用的照片能促使一些人戒煙那樣。

不管哪種反應(yīng)盛行，在本世紀(jì)探索保護(hù)最窮困、最脆弱群體的道德使命都必須存在，而且探索改變反射率的必要性要遠(yuǎn)勝于那些不利于激勵(lì)、會(huì)弱化對(duì)技術(shù)追求的擔(dān)心。

中國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)了一項(xiàng)有限的改變反射率研究項(xiàng)目，而美國(guó)還沒(méi)有。改變反射率是未來(lái)必不可少的技術(shù)，需要開放、透明和國(guó)際化的研究措施——而這正是美國(guó)所擅長(zhǎng)的。因此，對(duì)美國(guó)來(lái)說(shuō)，在這項(xiàng)研究上是嚴(yán)重失敗的。

目前，美國(guó)政府應(yīng)該領(lǐng)銜改變反射率研究。即使結(jié)果表明改變反射率沒(méi)有用，這些研究所產(chǎn)生的紅利也將是巨大的，因?yàn)檫@樣能給減排帶來(lái)更多壓力。而如果成功，其社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)回報(bào)將不可限量。

哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院應(yīng)用物理系教授