增强地球的反射性

大卫?基斯

改变反射率是一种旨在增强地球大气层反射性的太阳能地理工程

为什么要改变反射率

上一次大气层二氧化碳含量与今天一样多的时候，大约出现在300万年前——当时的海平面比今天高10-30米。长期以来，气候模型一直努力尽可能地去模仿海平面的大幅波动变化。事实是，当我们历史性的第一次使用智能科学，用一个高质量、带极地冰原的气候模型去模拟这些大波动的时候，带来的却是灾难性的实验结果。

新模型显示，仅是现在的南极融化速度就可以让全球海平面在21世纪末上升足足1米——远高于先前的估计。更糟糕的是，模型表明，即使二氧化碳减排工作取得卓越成功，也无法拯救西南极洲冰原，最终的海平面上升幅度还是将超过5米。海平面升高区区1米就可以让迈阿密和孟买这样的沿海城市面临全城被淹的危险，并导致巨大的经济破坏。

我们需要降低温度，并且速度要快。在这方面，改变反射率——一种旨在通过增加地球大气层反射性的太阳能地理工程——大有可为。

比如，在平流层注入可将太阳光反射的人工气溶胶有助于遏制温室气体带来的变暖。其中的机理类似于夏天穿白衬衫：白色反射太阳光，可以让覆盖下的皮肤感觉更凉爽；而深色吸收太阳光并有升温作用。

诚然，即使在最理想状态中，仅仅依靠太阳能地理工程也无法稳定世界气候。对此，我们必须一面停止向大气层排放碳污染，一面学会如何去除已经存在于大气层中的碳。这便是应该将用于遏制气候变化的资源大部分用于减排的原因。

最新研究表明，只是减排并不能拯救西南极洲冰原，也不能防止海平面灾难性地上升。但是，如果在减排的同时略微改变反射率，就有机会停止气温上升，有助于将世界气温保持在前工业化水平之上的1.5℃以内，即2015年12月巴黎气候谈判所达成的更激进的目标。应该指出的是，考虑到碳循环反馈（如冻土解冻），即使今天就消灭排放，世界温度上升幅度仍可能达到1.5℃。

不确定性和风险

如今，全世界大部分最新气候模型都探索了改变反射率的问题，并且都发现该过程确实有遏制气候变化的潜力。除了限制升温总幅度，它还有助于遏制峰值温度的上升，降低发生破坏性热浪的风险。并且它在减少极端降雨方面似乎特别有效，这极有利于洪水危害最小化。

改变反射率的这一做法仍充满不确定性和风险性，部分是因为这方面的系统性研究太少。而事实上，改变反射率毫无疑问会让某些东西变得更糟。但没有一个气候模型表明，略作干预会让任何地区在总体上恶化。此外，巨大的潜在收益（高达亿万美元级别）与低廉的直接成本——全部部署也只需要几十亿美元——对比鲜明。事实上，改变反射率非常廉价，其直接成本根本不会成为决定性问题。相反，这是一个风险权衡的问题——需要做更多的研究来进行评估。

考虑到这方面知识的不足，明智之士绝不会在今天部署去改变反射率，但也绝不应该忽略它的潜力。毕竟，我们不能因为暂时还没有得到证实，就放弃一种很有希望的癌症药物。

美国科学院（US National Academy of Sciences）首次关注该问题是在一份1983的报告中，当时将该问题称为“气候改造”。在1992年和2015年，美国科学院都建议进行仔细研究。全球主要的环境组织，如环境保护基金（Environmental Defense Fund）和自然资源保护委员会（Natural Resources Defense Council），都对此支持进行小范围的仔细研究。

其中一个原因是担心用于研究其他方法的资源因此被分散。当然，也有权衡问题。以经费为例，美国每年用于气候科学预算有30亿美元左右。一个太阳能地理工程实验项目每年只需要花费几千万美元，这是完全可行的。

阻碍进步的更大障碍，是担心更多地关注地理工程解决方案不利于激励减排。也许事实也是如此，但如果你仅仅因为一项实验性的肺癌治疗方法在小白鼠身上出现了令人欣喜的效果就开始抽烟，那你一定是疯了。而事实上，可以想象推进改变反射率研究的共同努力能够刺激减排行动，就像化疗副作用的照片能促使一些人戒烟那样。

不管哪种反应盛行，在本世纪探索保护最穷困、最脆弱群体的道德使命都必须存在，而且探索改变反射率的必要性要远胜于那些不利于激励、会弱化对技术追求的担心。

中国已经启动了一项有限的改变反射率研究项目，而美国还没有。改变反射率是未来必不可少的技术，需要开放、透明和国际化的研究措施——而这正是美国所擅长的。因此，对美国来说，在这项研究上是严重失败的。

目前，美国政府应该领衔改变反射率研究。即使结果表明改变反射率没有用，这些研究所产生的红利也将是巨大的，因为这样能给减排带来更多压力。而如果成功，其社会、环境和经济回报将不可限量。

哈佛大学工程与应用科学学院应用物理系教授