GEOENGINEERING：MANAGING CLIMATE CHANGE 地球工程：應對氣候變化
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Analysis
人為的氣候變化或許讓我們認識到這個時代的挑戰。2015年, 各國領導人同意在本世紀中葉達到零排放，以防止地球升溫超過風險極限值——2°C。但是，實現零排放並不容易。
儘管全球都轉向可再生能源，但重工業和交通每天都還在燃燒化石燃料 (並且排放溫室氣體)。若想在30年內扭轉這個情況，必然需要在技術上取得重大突破。
如何利用最新科技，通過改善地球環境來延緩氣候變暖呢？這些科技包括碳吸收和碳儲存（把二氧化碳從排放物和大氣中移除），以及更激進的例如太陽輻射管理。過去地球工程被認為有風險或無法實施，越來越多致力於B計劃的政府和科學家把目光投向了地球工程。
What Is Geoengineering?
地球工程是什麼？
英國皇家學會將地球工程(也叫氣候工程)定義為「為了抑制全球變暖而對地球氣候系統有意進行的大規模干預」。也就是說，地球工程是指任何通過干預地球系統本身而不是通過改變人類行為和減少碳排放來減輕人類對地球影響的行動。但那並不意味著地球工程和減少碳排放是矛盾的，它們是互補的。
實際上，基於地球工程來應對氣候變化的方法大致分為兩種：去除和儲存導致全球變暖就是溫室氣體——二氧化碳(CO2)，以及人為地將部分太陽光反射回宇宙。對於後者的研究 – 太陽輻射管理(SRM) – 目前還停留在計算機模型和實驗階段，過去十年間，許多碳捕獲和儲存(CCS)的方案被提出(有些是大型工程)，並且更多的已經開工建設。上世紀七十年代CCS相關科技已經被提出來了，但到九十年代才開始認真研究。
更近期的是2015年簽訂的《巴黎氣候變化協定》——強調二氧化碳的去除和二氧化碳存儲對實現2060年零碳排放量的幫助。受公約目標的影響，地球工程特別是CCS – 曾經被氣候科學家們所爭論的 – 逐漸在官方文件中成為抑制全球變暖的重要方式。聯合國政府間氣候變化專門委員會將溫室氣體的去除科技作為應對氣候變化的主要手段，美國政府還主張推廣藍天工程科技。毫無疑問，地球工程對於地球的未來很重要。
Why Do We Need It? 為什麼我們需要它？
《巴黎協定》中的「零排放」目標是為了避免全球溫度（比工業化前的水平）升高超過極限值——2°C (或比目前高1.4°C)，理論上超過了這一點就無法挽回。
儘管對於可再生能源的投入不斷加大，但世界80%的電力仍然是燃燒產生二氧化碳的化石燃料而得。更重要的是，發電產生的碳僅佔全球碳排放的25%，鋼筋水泥等重工業碳排放量佔20%，汽車、輪船和飛機佔15%。就算我們設法全世界只用太陽能或風能發電，要想實現本世紀中葉達到零排放的目標，很難做到完全不打亂生活或拖慢經濟，除非近期在科技上實現史無前例的重大突破。那也就是為什麼我們越來越寄希望於地球工程，特別是碳捕獲和碳儲存。 首先，將CCS科技運用到二氧化碳源地可以幫助減少排放，例如發電廠或大量排污的工廠。儘管那樣可以減緩碳排放增加的速度，但要防止變暖達到災難性水平還不夠。
一份2013年政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的報告提到，氣候變化無法被扭轉，除非「長期大規模地將二氧化碳從大氣中完全去除」。也就是說，地球需要負排放，而這是現在的CCS科技做不到的。因此，正在研究如何利用CCS機器直接吸取空氣中的二氧化碳。情況並不樂觀，因為2017年地球空氣中二氧化碳平均含量為百萬分之407 。
Dispelling The Myths 打破神話
長期以來，地球工程幾乎被視為氣候科學和全球變暖機制討論的禁忌。2009年，奧巴馬的氣候顧問John Holdren 簡要提起該話題後就引發媒體熱議，之後在其執政期間再沒被提起。
環境學家反對地球工程是因為它為政府和企業的不作為提供借口。根據該論述，人為調整氣候允許企業推遲減排計劃，因為地球工程可以很容易解決全球變暖問題。實際上，大多數科學家不認為地球工程可以代替減排。「與此同時還是需要減少二氧化碳，這樣才能起作用，」英國利茲大學物理氣候變化教授Piers Forster說：「隨著二氧化碳濃度的上升，地球工程只有暫緩的作用。」 這一點與美國2017「全球變化研究計劃」(USGCRP)報告相一致，該計劃用於補充美國政府的氣候研究。
另一批反對的聲音帶有陰謀論色彩。「化學製劑」陰謀(通常被揭穿)認為飛機凝結尾跡實際上是噴洒在大氣中的有害化學物質，會導致氣候變化。網上的陰謀論已經嚴重擾亂關於地球工程的討論——過去十年有60%的社交網路內容與這個話題有關。
好笑的是，地球工程的形式中與化學製劑陰謀論最相似的部分 – 使大氣中充滿可以反射陽光的化學物質 – 幾乎不可能得到大規模實施。「很難想像將幾千萬噸反射材料投放到平流層中，」Forster教授說：「我們任何載荷的飛機都不能飛那麼高。我們也需要用低碳的方法，飛機並不低碳。倡導者們過於樂觀，認為20年內可以實現部署。」
Carbon Capture And Storage
碳捕獲和碳儲存
碳捕獲和儲存是目前地球工程技術中最成熟的部分，該技術將於2018年在一個大型項目上投入使用。基本理念是通過液基與酸性的二氧化碳發生反應並吸收，將排放物從發電廠中導出來。之後二氧化碳會被提取出來、壓縮，然後運走。
存儲二氧化碳的方法有很多種。在德克薩斯州的休斯頓，配有CCS技術的煤電廠Petra Nova將壓縮後的二氧化碳注射在一片廢棄的油田中——可以提高該地的產油量。 五分之一的氣體留在地下，剩下的與石油相融，直到所有二氧化碳被吸收後再回到油田。
其它存儲二氧化碳的方法包括將其存放在玄武岩內，當作蘇打灰一樣循環利用；或者轉成製造材料。德國公司Covestro就創造出了一種含有二氧化碳的泡沫床墊。
國際能源機構表示，為了在2050年實現零排放的目標,世界需要隔離大約60億噸的二氧化碳。目前捕獲1噸二氧化碳估計需要花費60美元(或42英鎊)，而CCS僅需3600億美元(2550億英鎊)就可以抑制全球變暖。有的二氧化碳不直接從發電廠煙囪中捕獲。瑞士公司Climeworks研發出一款直接從空氣中吸取二氧化碳的裝置。2017年10月，該公司宣布與冰島的一座地熱發電廠Hellisheiei(自2014年就使用CCS科技)合作。通過在附近裝置Climeworks機器，Hellisheiei成為世界上第一座「負排放」發電站。
The Road Ahead 未來的路
為了看出效果，CCS需要被大規模運用。
美國國家研究委員會2015年的報告顯示，「從大氣中收集和隔離二氧化碳顆粒的系統的規模相當於最初把二氧化碳顆粒投入大氣的系統規模……2010年，美國平均每人一年排放出大約20噸二氧化碳 – 摺合每人每天約110磅。如果CCS被用來阻止導致美國氣候變化的二氧化碳排放，那意味著每天需要清除110磅的二氧化碳...... 這相當於高約30英尺(近10米)、底面積約為美式足球場的大小的空間。」
2018年，全世界會有21個大型CCS設備開始運轉或投入建設，預計每年可以移除370萬噸二氧化碳。但相比防止全球變暖需要除去的全球60億噸二氧化碳來說，這僅是一小部分。
2013年，國際能源機構繪出了一幅路線圖，包含3個重要里程碑——對CCS的成功尤為必要。到2020年，全世界至少要有30個項目部署了CCS科技，涉及多個領域(發電站、天然氣加工、化工工廠等)。到2030年，CCS應該在碳排放最大的產業中實現常態化，每年儲存超過20億噸二氧化碳。到2050年，該科技在世界範圍內普及，每年隔離存儲70億噸二氧化碳。國際能源機構指出CCS的全球普及需要各國國內和國際上的通力合作，從制度到基礎設施(例如壓縮二氧化碳的運輸管道)，再到資金。很複雜但不是不可能，因為一些大規模的CCS項目已在運營，並且中國正逐漸接納CCS。要獲得對於其它更有爭議的地球工程技術的支持會更不容易。
Exploring Future Technologies And Uses
探索未來科技及其使用
CCS逐漸被大眾接受，但其它地球工程技術仍處於邊緣，沒有經過測試，更不用說走出實驗室或脫離計算機模型的應用。美國在特朗普執政期間或許會得到改變——其手下許多成員都逐漸接受激進的地球工程。
眾多技術中最重要的應該是太陽能輻射管理，通過將太陽光反射回宇宙來來減緩全球變暖，並降低地球溫度。為實現該目標已提出的方法包括巨大的宇宙鏡、塗有反射材料的微型衛星排、向雲噴洒鹽水增加反射性。
預計2018年將在小範圍內進行測試的一個方法就是所謂的 「修改反照率」，旨在使地球大氣本身的反射性增強。修改反照率等同於人造火山噴發，暫時使地球溫度降低零點幾度。
哈佛大學地球工程師David Keith提出可通過無人氣球向空中噴撒硫酸鹽顆粒——一種反射性材料。2018年年初, Keith計劃在亞利桑那州測試該技術，檢查其未完全確定的效果和潛在風險。根據計算機模型，潛在的副作用包括破壞臭氧層、加速蔬菜生長(因為陽光散射)、改變降雨模式和乾旱。
重要的是，修改反照率的影響在全球可能是不均勻的，一些地區受到的破壞性會更大。這會導致國家間的不合，也很難獲取大眾的支持。「如果真的實施地球工程，每一項自然災害都可能會被認為是該工程導致的，」 利茲大學的PiersForster說道。
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