圖片來源：NASA

3月底，當世界大部分地區正在適應“封城”時，海洋學家丹尼爾·哈里森（Daniel Harrison）正起航前往大堡礁。盡管哈里森是土生土長的澳大利亞人，曾多次在這片水域航行，但這次探險與以往不同。

在到達離澳大利亞海岸100公里遠的布羅德赫斯特礁（Broadhurst Reef）時，哈里森和他孤零零的科學團隊（只有少數幾人獲準進行旅行）注意到白色珊瑚正向四面八方延伸，這表明由于高溫壓力，珊瑚礁正在白化和死亡。這是短短五年內大堡礁發生的 第三次大規模白化。隨著氣候變化導致全球海洋變暖，這種情況的發生概率越來越高。

哈里森和他的團隊在那里測試一種激進的干預措施，如果成功，可以避免世界上最大的珊瑚礁完全消失。他們的方法被稱為“海洋云增白”。這種方法需要向云層噴灑海水，人為地提高云層亮度，從而反射更多的陽光，降低云層下海水的溫度。哈里森說：“這就好比我們在解決潛在病因的同時，先用呼吸機維持珊瑚礁的生命，從而為拯救它贏得一些時間。但顯然，降低排放才是關鍵。”

氣候干預

盡管哈里森的項目規模很小，而且還處于起步階段，但海洋云增白只是眾多實踐（統稱為地球工程或氣候干預）中的一個。這些氣候干預實踐如果在全球范圍內應用，有可能使地球降溫，或抵消溫室氣體排放造成的一些危害。隨著全球排放的增加，人們越來越意識到，為了避免危險的氣候變化，我們可能需要采取這樣的激進措施。塔斯馬尼亞大學的海洋生物地球化學家菲利普·博伊德（Phillip Boyd）說：“僅靠減排措施是無法實現減排的。”美國非營利組織“一線希望”（Silver Lining）創始人凱利·萬瑟（Kelly Wanser）說：“我們面臨的問題發展越來越快，因此我們的對策也要越來越迅捷。”該組織倡導對氣候干預進行研究。

使用技術來控制氣候無疑是有爭議的。一些人認為這種權宜之計會帶來未知后果，會轉移人們的注意力，忽視零碳經濟轉型這一更艱巨的任務。因此，這項研究的經費很少，也很少在現實世界中進行試驗。哈里森的項目（主要是為了控制一場全國性的生態災難）則顯然是一個例外。哈里森說：“了解這些東西是否有效是很重要的。如果我們發現它們不起作用，只會讓人們更有理由去更努力、更快地減排，而不是拖延。”

地球工程（或者說是人為的氣候控制）并不新鮮。在冷戰期間，美國和蘇聯都資助了對人工降雨的研究，美國最終在越南戰爭期間使用了這種方法來延長雨季并擾亂敵軍。從那時起，地球工程已經擴展到一系列主要旨在緩解氣候變化的方案，盡管有些方案還具有促進漁業發展等復合效應。

一般來說，氣候干預有兩種方法。第一種是太陽輻射管理（SRM），旨在限制地球吸收的熱量，可以用來快速冷卻地表。例如，可以通過巨大的氣球將反射性硫酸鹽送入平流層，或在北極海冰上播撒硅珠，提高其反射率。

另一種方法是二氧化碳去除（CDR），主要是物理提取大氣中的二氧化碳并將其儲存起來，采取的方式要么是直接從空氣中吸收二氧化碳，要么通過生物能源和碳捕獲儲存技術，以及增加自然碳匯，比如種植紅樹林或向海洋中添加鐵元素來促進浮游植物的生長，這些浮游植物能夠吸收二氧化碳。一些研究人員沒有將這種基于自然的解決方案定義為“地球工程”，但在本文中我們認為它是。

一般而言，SRM被視為一種更極端的方法，在發生區域或全球氣候緊急情況時，可迅速部署并產生短期效果。

什么是生物質能碳捕獲和儲存（BECCS）？

這是通過種植植物來捕獲燃料和能源燃燒產生的二氧化碳并將其儲存在地下的一種去除二氧化碳的方法。

到目前為止，還沒有一種方案被證明在大規模層面上是有效的。大多數研究都集中在陸地解決方案上，但是諸如確保糧食安全等相互競爭的需求使得這些方案在全球層面上變得不切實際。科學家們現在把公海視為開展地球工程實踐更實際的選擇。“這是最合適的地方，因為它與其他任何問題都沒有利益沖突。這些區域占地球表面的50%，而且目前大部分未被利用”，烏爾夫·里埃貝塞爾（Ulf Riebesell）說，他是德國GEOMAR-亥姆霍茲基爾海洋研究中心（GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research）的生物海洋學家。

迄今為止，人們已經提出了27個不同的海洋地球工程方案。經過實地測試的大約有十幾個，大部分集中在為海洋施“鐵肥”上。這是一種通過刺激浮游植物的生長，并利用其光合作用捕獲二氧化碳的方法。2007年，當商業企業浮游生物公司（Planktos Inc）提議在加拉帕戈斯群島附近測試這種技術時，引發了人們的擔憂。他們擔心企業家會企圖將封存的二氧化碳作為碳信用額度出售牟取暴利，從而給地球氣候造成無法監控的干擾。

巴倫支海的浮游植物群。刺激海洋中浮游植物的生長是海洋地球工程的方案之一，利用其光合作用來捕獲二氧化碳。圖片來源: Normal Kuring / NASA

作為回應，兩個政府間機構試圖宣布地球工程為非法。2010年，聯合國《生物多樣性公約》建議成員國禁止部署所有大規模氣候干預技術。2016年，該公約重申了這一立場。與此同時，2013年負責管理航運的聯合國國際海事組織（IMO）將向海洋中施加鐵肥的做法列入管禁行為清單。雖然國際海事組織的這項措施是自愿的，而且還沒有執行，但它象征著長期以來與氣候干預有關的禁忌。

對未經驗證技術的期望越來越高

盡管2015年12月各國在巴黎做出了承諾，但全球碳排放仍在增長，人們的情緒已經開始轉變。政府間氣候變化專門委員會明確表示 ，如果沒有地球工程技術，我們 幾乎不可能 避免危險的升溫水平，即一般認為的比工業化前高出1.5或2攝氏度。與此同時，聯合國環境規劃署和美國國家科學院等高層組織已開始認真評估氣候干預的選項。

塔斯馬尼亞大學澳大利亞氣候干預治理論壇主任杰弗里·麥基（Jeffrey McGee）說：“現實情況是，人類已經默認自己會需要用到大規模的二氧化碳去除，但并沒有真正投入時間和金錢來實際驗證我們是否能做到，這就是我們的現狀。我認為，期望和認知之間的差距將隨著時間越來越大。”

在全球范圍內，只有幾個海洋地球工程項目已經準備好進行實地試驗。由烏爾夫·里埃貝塞爾（Ulf Riebesell）領導的Ocean artUp正在驗證一種理念，即人為制造的海洋上升流（使用垂直泵）可以為海洋中缺乏營養的亞熱帶環流輸送補給，促進魚類生產和二氧化碳吸收。里埃貝塞爾的團隊目前正在北大西洋大加納利島附近海域測試各種不同設計的水泵。

斯坦福大學的講師萊斯利·安菲爾德（Leslie Ann-Field）發起了一項旨在證明可以利用技術恢復北極冰層的計劃——Ice911。菲爾德的方法是將微小的硅珠撒播到薄的、年輕的北極海冰表面，將其反射率提高50%。她的團隊本打算今年夏天在阿拉斯加的烏特恰維克進行小規模的測試，但由于疫情的原因，計劃被縮減了。后續要在北極更大規模地試驗這個方法將需要更多的資金。

與此同時，由華盛頓大學、太平洋西北國家實驗室和一組硅谷退休工程師共同合作的海洋云增白研究項目已經成為美國海洋地球工程領域唯一的重大努力。在資金有限的情況下，該團隊設計了一種特制的噴嘴，它可以利用過濾海水每秒產生3萬億微小鹽顆粒。下一步，就是要將其發展成一個由400-500個噴嘴組成的系統，從而可以進行實地測試。這大約需要400-500萬美元，研究團隊目前正在籌集這筆資金。

圖片來源：Alejandro Tagliafico / SIMS and Southern Cross University

大規模實施這些技術的后果是未知的。我們每年排放大約400億噸二氧化碳，海洋已經吸收了其中的三分之一。不僅如此，海洋還吸收了氣候變化帶來的額外熱量的93%。陸地上的氣候變化雖然因此得到了緩和，但卻導致海洋迅速變暖和酸化。環保人士擔心，海洋地球工程可能會損害海洋生物或海洋健康。

“地球工程不僅復雜和未知，而且具有巨大的潛在影響，”致力于海洋保護、技術和治理的非營利組織全球海洋信托（Global Ocean Trust）創始人托爾斯滕·蒂勒（Torsten Thiele）說。“在我們把其他步驟和流程弄清楚之前，我不會讓人們去輕易嘗試。先弄清楚框架，弄清楚倫理標準，弄清楚實驗室里會發生什么。我們可以列出一長串東西，讓自然科學家不用在大自然中實際嘗試就能提升認知。”

治理空白

隨著實地試驗的推進，人們的注意力正在轉向如何管理地球工程的研究以及部署（如果有的話）。目前，可以適用于陸地和海洋地球工程的法律有很多，但沒有一個是全面的。例如，國際海事組織關于向海洋施鐵肥的修正案只適用于一種單一方法，而且只是將鐵“傾倒”入海（而不是通過管道輸送或注射）時才適用。澳大利亞阿德萊德大學研究國際環境法的克里恩·布倫特表（Kerryn Brent）說：“我們現在擁有的是一套拼湊起來的規則。”

管理海洋地球工程的一種可能的方式是通過一部新的法律來保護公海海洋生物，這些水域不在國家管轄范圍之內。目前聯合國正在協商制定一部這樣的法律，可能要求任何在公海上的活動首先進行環境影響評估，這是一個判斷對海洋生物潛在損害的正式程序。

雖然這樣的規則會使在公海上開展有害實驗的可能性受到限制，但一些人認為有必要對地球工程進行更有組織的高層次管理。布倫特說，目前的問題是，沒有任何一個組織或機構有權對地球工程造成的危害和無所作為這兩者之間風險孰大孰小進行評估。她說：“治理方面的一個重大缺失是規則，這些規則讓決策者、國家和科學家能夠對某項研究活動的部署與不開展這項活動的風險進行權衡。我們現在缺的就是這種規則。”

Ice911的創始人萊斯利·安菲爾德說：“我們做的所有測試和建模的部分目的是建立對這個項目安全性、有效性和風險的認識。”“我們的首要原則是不造成傷害，對吧？但無所作為也有巨大的風險，”她說。

根據非營利組織“一線希望”的說法，負責監督國際氣候政策談判的聯合國氣候變化框架公約（UNFCCC），可以在評估地球工程研究的優點和風險方面發揮作用。一個實體，以及哪個實體是否有權批準或阻止氣候干預的部署仍然是問題。這個實體可以是聯合國安理會，但安理會的15個成員國中只有5個是常任理事國，要獲得全球共識可能很困難。

與此同時，科學家們說，他們迫切需要法規來推動實地研究的發展。里埃貝塞爾說：“從現在開始，我們需要在10年內逐步采用這些技術。我們已經很清楚這一點。要決定哪些選項是有用的，時間不多了。我們不能再等一年。科學研究需要現在就開始。”