寻找气候变化“B计划”

随着联合国气候变化大会２９日在墨西哥坎昆举行，各国领导人将就削减碳排放目标展开新一轮协商。国际社会就此陷入分歧多年来，只研究如何抵消温室气体负面影响而不问碳削减的一门学科悄然兴起。从向天空播散硫酸盐为地球降温到“锁住”冰山防止海平面上升，地球工程学正试图寻找应对气候变化的“Ｂ计划”。上述大胆构想能否走出实验室、真正造福人类，不仅由技术发展决定，还取决于能否解决困扰碳减排谈判的难题，即谁受益？谁做决定？谁承担风险？

     资料图片：9月1日，在比利时东部城市列日，观众在“拯救地球”大型气候变化全媒体展览开幕式上观看当今世界工业化的景象。

模拟火山降温

在大气中散布硫酸盐晶体为地球降温是目前颇受关注的一项地球工程技术，其灵感源于火山爆发。火山喷发释放的大量二氧化硫最终成为微小的硫酸盐晶体，悬浮于大气平流层中，有效反射阳光为地球降温。受此启发，地球工程学家寄希望于人造硫酸盐“烟雾”，希望令其悬浮于大气平流层中反射阳光。材料和手段成为决定这项技术成败与否的关键。

材料方面，单纯在空气中释放二氧化硫气体并不可行，因为该气体将与空气中现有微粒结合，形成更大体积的浮尘但并非降温所需的硫酸盐晶体。加拿大卡尔加里大学教授戴维•基思最近找到解决方法，他和同事用硫酸取代二氧化硫做实验。结果发现，如果在高空以蒸汽状释放硫酸，即使在污浊的空气中也能够形成一层理想的硫酸盐晶体。飞机播撒是释放气态硫酸的主要手段。基思为此雇用美国专事无人驾驶的“奥罗拉飞行科学”公司做研究，结果显示只要规模不小于美国捷蓝航空公司的企业，即可在全球各基地起飞完成播撒任务。“捷蓝”是美国一家廉价航空公司，拥有不到１５０架飞机，飞行美国国内及附近５０多个目的地。

奥罗拉公司研究报告认为，如果能够采用专门设计的无人驾驶飞机则能达到最佳播撒效果。报告称，这种无人驾驶飞机形似Ｕ－２侦察机，飞行高度在２０公里至２５公里之间，每次飞行能够播撒１０吨硫酸。报告预计，只要８０架这种飞机就能执行每年１００万吨的播撒任务，达到为地球降温１摄氏度到２摄氏度的效果。以２０年的使用寿命计算，上述计划平均每年所需花费在１０亿美元至２０亿美元之间。奥罗拉公司还考虑采用美国洛克希德公司的实验产品Ｐ－７９１完成播撒任务。这种结合飞艇和飞机的混合设计有利于解决平流层空气稀薄、飞行提升力不足的问题。

上述研究的意义或许在于揭示了地球工程技术的巨大经济潜力。与开发应用碳减排技术动辄数千万美元的投资相比，每年向大气层播撒上百万吨硫酸、花费不到２０亿美元就能为地球降温１度到２度确实更为经济有效。哥伦比亚大学政治科学教授斯科特•巴雷因此认为，地球工程学是“不可思议经济学”。

捕捉二氧化碳

地球工程学研究的另一重点是碳捕获和碳封存。受光合作用原理启发，地球工程学科学家试图通过捕捉大气中的二氧化碳减少温室气体，进而有效控制气候变化。与模拟火山喷发相比，“人造”光合作用选择更多，既能够以行政或经济手段鼓励植树造林，也可以使用化学制剂促进有光合作用的海洋浮游生物繁殖。更为经济有效的方法则是直接以化学方法从空气中捕捉二氧化碳，并对其浓缩处理、封存地下。

多家企业目前已开始研究，正设计方案展示碳捕获和碳封存的可行性。试图模拟火山喷发的基思对此也有兴趣，其名下企业寄希望于巨型风扇。他们构想在开阔地带建造排列整齐的多组巨型电扇，每片扇叶表面经过特殊处理，装置有流动的化学液体。空气流过开动的电扇时，每片扇叶上流动的液体将捕捉空气中的二氧化碳并将其封存。

其他构想更为大胆，试图以海洋为二氧化碳的“吸收剂”。英国牛津大学地球工程项目成员蒂姆•克鲁格正从事这方面研究，他建议向海洋投放生石灰即氧化钙。克鲁格认为，上述化学手段将促进大气中的二氧化碳溶于海水并形成碳酸盐和重碳酸盐离子。这种方法的缺陷在于，生产氧化钙会产生温室气体。氧化钙由加热石灰石即碳酸钙生成，加热过程中难免产生更多二氧化碳。当然，如果在加热过程中能够收集并封存所产生的二氧化碳，向海中投放氧化钙的方法仍有可行之处。

地球工程学奇思妙想背后不难发现巨大的经济利益。早在二十世纪９０年代，美国石油企业埃克森美孚就曾资助向海洋投放氧化钙的研究。克鲁格的研究也得到英国壳牌石油公司下属项目资金支持。壳牌公司雇用的一个专家组考察克鲁格的项目后得出结论，如果付诸实践，该方法每捕获一吨二氧化碳花费仅４０美元。基思估计，其方法捕捉每吨二氧化碳的成本为１００美元左右。同样从事有关研究却没有直接利益关系的其他专家则评估，碳捕捉和碳封存的实际成本会高于上述数额。

美白云朵锁住冰山

随着地球工程学逐渐兴起，越来越多来自不同领域的科学家为其献计献策。他们为寻找控制气候变化“Ｂ计划”提供更多灵感，“美白云朵”即是其中一例。

这个为地球降温的方法最初由即将退休的英国云层物理学家约翰•莱瑟姆想到，在英国海事工程师斯蒂芬•索尔特的设计补充下更为完善。他们在２００６年提出，向漂浮低空的海上云团喷洒一层细密海盐，这会令云朵变得更加洁白，从而加大其反射阳光的能力为地球降温。四年后，莱瑟姆和索尔特携手７个研究机构的２３位科学家就此发表论文。他们在文中介绍研究进展程度，预测“美白云朵”可能达到的降温效果，介绍从海船上向云团喷洒“美白剂”的可操作性，还分析开展实验的可能性。文章还指出，如果进行实验，有机会进一步研究云团变化，而这正是气候学家因为缺乏直接干预而未能解答的疑问之一。

还有科学家致力于“锁住冰山”的研究，认为这能有效防止全球变暖后的海平面上升。即使全球变暖，南极或者格林兰等地的冰冠大面积融化的可能性并不大。多数情况下，部分冰雪融化之水汇合成流，冲刷松动冰山根部，令它们加速滑下海洋，从而融化。美国加州大学冰川研究专家斯瓦韦克•图拉杰克因此认为，固定冰山位置是关键。今年９月加州大学举行的一次会议上，图拉杰克详细介绍有关方案。他建议，要么为冰山配备物理装置尽快排出冰雪融水，要么用液化氮将冰雪融水在原位置重新冻住。因为针对目标更明确、范围更小，“锁住冰山”的计划更具可行性。

气候变化“终极难题”

借助地球工程技术控制气候变化并非异想天开。随着研究投入不断增大，地球工程学正变得越来越“主流”。今年１０月联合国在日本名古屋举行《生物多样性公约》第十次缔约方会议，专门召开一场会议听取该学科代表介绍研究进展。英国周刊《经济学家》认为，能够成为联合国有关会议议题之一，足以证明地球工程学已经“成年”。然而，这门新兴学科最终能否走出实验室、确实控制气候变化，仍将面临来自技术和政治方面的考验。

技术上，有关地球工程学的争议集中于该技术可能产生的副作用。以在平流层散布硫酸盐晶体为例，该方法虽然能够反射阳光为地球降温，却可能破坏臭氧层并造成地球干旱。虽然能以其他方法保护臭氧层，但各种电脑模式推演结果均显示，向平流层播撒硫酸盐晶体将造成地球降雨减少。更糟糕的是，大部分地球工程技术建立在电脑推演模式上难以付诸实践。无论向天空播撒硫酸盐晶体还是向海洋注入氧化钙，地球工程学构想必须以大自然为实验对象，如果全面展开不仅会对环境构成压力，还有可能重塑人类经济和政治地貌。

政治上，地球工程学虽然就控制气候变化提出种种构想，但其技术研发主要局限于发达国家和大型企业。这样一来，具体到如何推广技术应用、如何确定责任范围以及如何分享技术收益等问题，地球工程技术有可能陷入当前碳减排谈判面临的同样困局。另一方面，地球工程学对温室气体的产生无所作为，还可能转移对削减碳排放的关注，解决气候变化问题不过是“治标不治本”。由于上述原因，不少环保组织在名古屋缔约方会议上呼吁，希望联合国冻结地球工程学有关实验。总部设在加拿大的环保组织ＥＴＣ成员帕特•穆尼说：“不经全世界支持、由一小撮发达国家政府决定开展地球工程学实验绝对不行。”支持该学科的部分分析人士因此主张，地球工程技术发展应该补充而非取代现有碳减排努力。投身有关技术研发的基思也认为，花上几年时间充分论证比立即上马地球工程学实验“更健康”。