理解全球氣候治理背景下的“地球工程”

作者：孔鋒，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)人文與發(fā)展學(xué)院，副教授，主要從事災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與氣候治理研究

溫室氣體導(dǎo)致的全球氣候變暖已經(jīng)成為當(dāng)前世界各國面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。在此背景下，“地球工程”作為應(yīng)對全球氣候變暖而提出的一種最直接的人為治理氣候的手段，在國際氣候談判中被越來越多的提及和關(guān)注。目前社會(huì)各界對“地球工程”的認(rèn)識(shí)，還處于模糊狀態(tài)。

什么是地球工程？

“地球工程”（Geoengineering）也被稱為氣候工程，是指為了應(yīng)對全球氣候變化及其影響，人類根據(jù)認(rèn)知水平和相應(yīng)能力，從工程和技術(shù)手段在較大尺度范圍對氣候狀況加以調(diào)節(jié)或修正的各種努力和行為?！暗厍蚬こ獭备拍钣捎始覍W(xué)會(huì)2009年首先提出，之前經(jīng)歷了10多年的發(fā)展孕育過程。荷蘭大氣化學(xué)家保羅?約瑟夫?克魯岑(Paul Jozef Crutzen)，由于證明了氮的氧化物會(huì)加速“大氣平流層中保護(hù)地球不受太陽紫外線輻射的臭氧”的分解，而獲得1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在此基礎(chǔ)上，克魯岑引入了“人類世”（Anthropocene）的概念，即地球環(huán)境越來越受到人類活動(dòng)影響的一個(gè)新的地質(zhì)時(shí)期，并據(jù)此提出在全球變暖背景下，在大氣平流層注入氣溶膠以應(yīng)對全球氣候變暖的設(shè)想。由此開啟了進(jìn)入21世紀(jì)來地球工程應(yīng)對全球氣候變化的大爭論。隨著全球氣候變暖持續(xù)，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）在2011年第一次召開了以“地球工程”為主題的會(huì)議，同時(shí)IPCC第四次和第五次評(píng)估報(bào)告中也開始不斷關(guān)注地球工程的內(nèi)容，并探討地球工程在氣候變化應(yīng)對中的技術(shù)和治理問題。

“地球工程”的兩種主要類型

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）將地球工程分為兩種類型。第一種類型是碳移除地球工程（Carbon Dioxide Removal，CDR），其主要原理和路徑是通過植樹造林增加全球生物圈碳匯、土壤固碳、生物質(zhì)碳捕獲、土地利用管理、巖石圈和海洋碳封存等各種碳捕獲、封存和轉(zhuǎn)化技術(shù)，來降低大氣中的溫室氣體濃度。第二種類型是太陽輻射管理地球工程（Solar Radiation Management，SRM），則是通過影響進(jìn)入到大氣層的太陽輻射，為地球“直接降溫”。其主要原理和路徑是通過增加反照率，把一些太陽光散射回太空，從而減少地球吸收的短波輻射，降低地球變暖的速率。例如在大氣層中的平流層人為注入氣溶膠、亮化增白大氣中的云層、屋頂刷白、沙漠綠化、在地球大氣層中設(shè)置太空反射鏡等。相比太陽輻射管理地球工程而言，碳移除地球工程可以直接減少大氣中的溫室氣體含量，在機(jī)理和技術(shù)上與當(dāng)前傳統(tǒng)減緩?fù)緩接泻芏喙残缘牡胤健?/p>

“地球工程”研究中的爭論

早前歐美一些國家已率先開展了地球工程的一些相關(guān)研究，但由于地球工程措施過于激進(jìn)，因此，科學(xué)界對地球工程的“副作用”存在很多爭議。例如太陽輻射管理地球工程會(huì)破壞區(qū)域天氣氣候模式和季風(fēng)系統(tǒng)，這對依賴可預(yù)測的季節(jié)周期來完成農(nóng)業(yè)等任務(wù)的部門來說是一個(gè)棘手的問題。例如已有研究表明如果從2020-2070年間每年在赤道上空噴灑500萬噸二氧化硫，南北半球會(huì)均勻地蒙上一層硫酸云，使地球氣溫下降約１℃。如果這項(xiàng)工程實(shí)施后驟然停止，氣溫會(huì)以實(shí)施之前10倍的速度回升，帶來的環(huán)境變化將使很多生物難以適應(yīng)。例如在溫帶草原和森林地帶，氣溫與降雨量分布的嚴(yán)重不協(xié)調(diào)會(huì)使生物無所適從。。同時(shí)地球工程的實(shí)施可能導(dǎo)致熱帶太平洋水溫升高，產(chǎn)生厄爾尼諾現(xiàn)象，給南美洲帶來旱災(zāi)。目前研究還發(fā)現(xiàn)，迅速開始地球工程也可能有副作用目前太陽輻射管理地球工程的討論和研究較多的集中在倫理分析和政策研究上。例如社會(huì)和人文學(xué)科中較多的關(guān)注地球工程在法律、經(jīng)濟(jì)、地緣政治、倫理和社會(huì)等方面的挑戰(zhàn)。目前關(guān)于地球工程的定量影響研究較少，尤其是地球工程對社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響。

應(yīng)對全球氣候變暖的最后救命稻草——“地球工程”

2015年12月12日在巴黎氣候變化大會(huì)上通過了《巴黎協(xié)定》，并確立了溫控目標(biāo)，即“把全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2攝氏度之內(nèi)，并為把升溫控制在1.5攝氏度之內(nèi)而努力”。目前全球地表平均氣溫已經(jīng)大約上升了0.85攝氏度，這一形勢下，要達(dá)到《巴黎協(xié)定》所確定的溫控目標(biāo)挑戰(zhàn)十分嚴(yán)峻。雖然地球工程是一個(gè)非常有爭議的領(lǐng)域，但是沒有任何證據(jù)可以表明近十年間對地球工程的研究削減了國際社會(huì)任何減排或適應(yīng)氣候變化的努力?？茖W(xué)界對于“地球工程是一種研究禁忌”的看法開始逐漸轉(zhuǎn)變。目前國際上主要的研究機(jī)構(gòu)都開始參與到地球工程的研究中來，并發(fā)展出相互合作的研究計(jì)劃，以從理論上深化地球工程在應(yīng)對全球氣候變化中的作用和可能的影響。近十年的地球工程研究雖然取得一些進(jìn)展，但地球工程的研究還是相對薄弱，還未得到地球系統(tǒng)多模式集合的驗(yàn)證，且實(shí)施效果具有高度不確定性，可能帶來高風(fēng)險(xiǎn)。這一系列的問題還沒有統(tǒng)一科學(xué)的答案，因此，目前的認(rèn)識(shí)還不能支持未來能否實(shí)施地球工程的決策。如果全球氣候變暖不能得到有效控制，一旦變暖超過4攝氏度，氣候系統(tǒng)將會(huì)逼近氣候變暖不可逆的“臨界點(diǎn)”，在這種情況下，太陽輻射管理地球工程將會(huì)成為短時(shí)間、低成本和應(yīng)急的地球有效降溫的“最后一劑猛藥”。

我國開展“地球工程”的研究項(xiàng)目和相關(guān)進(jìn)展

根據(jù)孔鋒等前期的研究成果，發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前地球工程模式比較計(jì)劃（The Geoengineering Model Intercomparison Project，Geo MIP）模式設(shè)定的地球工程實(shí)施當(dāng)量下，大氣物理環(huán)境的“自我恢復(fù)能力”依然能夠占據(jù)主導(dǎo)地位。地球工程對氣候產(chǎn)生的人為擾動(dòng)隨著時(shí)間的推移逐漸被“抹平”確保地球工程實(shí)施結(jié)束后原有的氣候格局不被根本性改變。這一結(jié)論不僅佐證了1999年IPCC 關(guān)于航空器尾氣對氣候變化影響的評(píng)估結(jié)論，而且也支持了2014年IPCC第五次氣候變化評(píng)估報(bào)告第三工作組關(guān)于太陽輻射管理(SRM)地球工程的評(píng)估結(jié)論，即SRM地球工程雖然具有風(fēng)險(xiǎn)性、不確定性、可逆性，進(jìn)而意味著SRM地球工程的影響具有可逆性、局部可控性、有效性等特點(diǎn)。

2015年，我國啟動(dòng)了關(guān)于“地球工程”的第一個(gè)為期五年的國家重大科學(xué)研究計(jì)劃“地球工程的綜合影響評(píng)價(jià)和國際治理研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2015CB953603），研究內(nèi)容包括地球工程作用機(jī)理研究及方案設(shè)計(jì)；地球工程影響氣候系統(tǒng)及減緩氣候變化的模擬分析研究；地球工程的綜合影響評(píng)估和國際治理架構(gòu)。該項(xiàng)目的設(shè)立將有助于推動(dòng)我國在“地球工程”研究領(lǐng)域的理論水平和科學(xué)認(rèn)識(shí)。