太空遮陽傘工作原理
撰文羅伯特·孔齊希（Robert Kunzig）
翻譯 劉鑫華
最近，加拿大阿爾伯塔省卡爾加里大學的物理和能源專家戴維·W·基思（David W. Keith）在作地球工程學（geoengineering）演講時常常指出，人工氣候改造的想法由來已久——人們從擔憂全球變暖之時起，就開始談論通過人為改變氣候來抗衡全球變暖。早在1965 年，美國前副總統阿爾·戈爾（Al Gore）還是大學新生，一個由著名環境科學家組成的小組就警告當時美國總統約翰遜，化石燃料釋放的二氧化碳可能引起“顯著的氣候變化”，而這種變化“可能是有害的”。然而，當時科學家并沒有提到減少排放的可能性。相反，他們考慮向范圍約為1,300 萬平方千米的海洋上 “撒布很小的反射粒子”，使得大約1/100 的陽光被反射回太空——基思說：“這是一個瘋狂且毫無效果的地球工程學方案。”
羅伯特·孔齊希是專門研究海洋科學和全球氣候的自由科學作家。他的著作《繪制深海地圖：海洋科學的非凡故事》（Mapping the Deep: The Extraordinary Story of Ocean Science）曾獲得2001年艾凡提斯科學圖書獎。最近他又出版了與華萊士·S·布洛克（Wallace S. Broecker)合著的《處理氣候問題：過去氣候變化所揭示的當前威脅以及應對策略》（Fixing Climate: What Past Climate Changes Reveal about the Current Threat—and How to Counter It）。他常奔波于美國阿拉巴馬州的伯明翰和法國第戎之間。
此后的幾十年，利用地球工程改造氣候的想法一直存在，但這些想法不斷邊緣化——科學家和環保主義者普遍認為，地球工程學想法似乎是以愚蠢甚至不道德的嘗試來避免強調全球變暖問題的根源。最近的三個進展又讓地球工程學想法回歸主流。
首先，盡管經過了多年討論和國際談判， 直到2007年，二氧化碳排放量的上升速度還是比政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）預計的最壞情形還要快得多。美國加利福尼亞州斯坦福市卡內基科學研究所的氣候模擬專家肯·卡爾代拉（Ken Caldeira）指出：“二氧化碳的排放量越來越大，這種趨勢不斷上升——對煤的依賴程度在任何時候都不曾減少”。
其次，兩極冰川的融化速度比歷史上任何時候都快，揭示出氣候變化可能已經接近人們無法想象的危險邊緣——也就是通常所說的臨界點。
最后，荷蘭著名大氣化學家保羅·J·克魯岑（Paul J. Crutzen）2006 年在《氣候變化》（Climatic Change）雜志上發表了一篇文章。文中，他以沉重的心情敦促人們要認真考慮地球工程學。1995 年，克魯岑因關于大氣臭氧層破壞的研究工作而獲得諾貝爾化學獎。如果他在認真考慮地球工程學的話，那么似乎每個人都應該這么去做。
2007 年11 月，基思和美國哈佛大學地球物理學家丹尼爾·P·施拉格（Daniel P.Schrag）輕易說服了頂尖的氣候學家，去美國馬薩諸塞州劍橋市參加一批熱心地球工程師組織的研討小組。他們一致同意有必要對地球工程學進行進一步研究——有些人是因為地球工程學真正令他們感興趣，另一些人則是覺得兩害相權只能取其輕，還有一些人希望畢其功于一役。但他們達成了一致——地球工程學東山再起了。
地球工程學方案分為兩種，你可以想象它們相當于調節地球溫度的兩個旋鈕。一個旋鈕控制光線的多少——也就是控制太陽能的多少，更準確地說是控制到達地球表面太陽能的多少；另外一個旋鈕控制向太空流失的熱量，主要取決于大氣中二氧化碳的含量。將二氧化碳從大氣中除去的方案，例如向海洋中“施肥”，可以直擊問題的根源，但是這種做法要等幾十年才會起到較大成效。相比較而言，一個“遮陽傘”可以立即減緩全球變暖——盡管必須不斷對它們進行維護才能維持遮陽的作用。因此，遮陽傘的想法可以處理那些被科學家視作極端緊急情況的氣候問題。施拉格說：“如果格陵蘭冰原明天就要開始崩塌，而你是美國總統，你怎么辦？你將別無選擇。”
到目前為止，對于任何一種方法，或者對于這些方法潛在的、不可預知但確實存在的負面影響的研究還很少。卡爾代拉說：“這方面說的比做的多，大多數研究還停留在業余水平。”一些想法沒有多少研究價值——比方說在海洋上大面積撒布反射粒子，這些反射粒子會不可避免地污染海洋，并且會很快被沖刷到海灘上。但另外一些想法卻值得考慮。
地球工程學背后的基本原理則更難被人忽視。現在，沒有多少研究人員提出，阻擋陽光是阻止大氣中二氧化碳升高的替代方案，或者僅靠地球工程學就能夠解決二氧化碳問題。相反，科學家認為，地球工程學能夠為我們贏得一些時間進行能源革命，讓無碳能源替代現有能源，或建立一個碳中性（carbon-neutral）的能源消耗方式。美國國家大氣研究中心（National Center for Atmospheric Research，簡稱NCAR）的湯姆·M·L·威格利（Tom M.L. Wigley）說：“我認為地球工程學應該被認真對待的原因在于，我不認為把排放－減排方法擺到桌面上來談就能夠拯救地球。還沒有人認真考慮過如此大規模的技術挑戰的難度。”
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