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大卫·凯斯:人工气候改造利弊谈

这是一篇TED演讲的翻译,演讲视频地址是这里,译者是 Tony Yet.


TEDTalk: David Keith’s unusual climate change idea

大家可能都看过无数份关于气候变化的报道,这里我给大家看一篇刊于1953年的《纽约时报》的报道,它的内容跟你看过的此类报道大同小异。

为何我要展示这篇报道?我们事实上早在50年前已经知道有气候变化这一现象,可是直到近来有了《京都议定书》,还有许多政府要员的关注,人们才开始认真的 谈论这一问题。那我们是不是已经走在寻找解决问题的路上了?回答是否定的。过去十年里我们也在讨论气候变化的问题,可是却从没有在行动上迈出一步。

这副图显示出大气中CO2含量的变化,你也许还未曾见过这个图片。图上的红色曲线显示我们的碳排放在以极为惊人的速度在增长,甚至比过去几年人们忧虑的最坏的增长还要严重。怀疑论者会说,那是环保人士夸大其词,而事实是我们现今的碳排放的数量比那还要厉害。

这幅图片显示10天前的极地冰川融化的状况,而事实上那里冰块融化的速度要远高于我们的模型的预测。

尽管许多像我这样的气候专家还时常做飞机去各地做调查,我们的政治家们忙于签订各种协议,可是也许你会得出一个结论,即所有这些行动都只是带来负面效果,因为这一切都只是消耗了更多的燃油罢了。不,请莫误会。要讲到实际解决问题,我们还未迈出第一步呢!

我不是要打击你们的士气——我的意思是这一问题是完全可以解决的,并且可以以一种廉价的方式来解决。当然,这是相对于我们的军事开支而言,而非相对于医疗开支而言。它只需耗费几个百分点的GDP就能得以解决。大家要看到这个规模的重要性。我们完全可以以一种理智的方式解决这一问题,比如使用其他方式来生产电力(电力的生产直接导致43%的新增CO2排放),提倡节约,使用风力、核反应来制造电力。我们所欠缺的是花大力气大范围的推广这样的方式,并且马上这么做。但是我们却还只会夸夸其谈。

可是这不是我今晚要讲的中心话题。

(图上的文字由左往右依次是:
改变气候的人类活动——消弥;
气候系统——“地球工程”(geoengineering);
气候影响人类发展——适应)

我要讲的是图中的中间那一块,即“地球工程”——假如我们今天不采取切实的行动的话,未来我们将不得不走这条路——它刚好介乎人类改变气候与适应气候变化 两者之间,这点非常重要。不错,我们确实可以居住在一个气候更暖的环境里,可问题不那么简单,总是会有赢家也有输家。不过对于生活在极地的北极熊来说,它 们就只会成为输家,它们没有其他的选择。

好了,让我简单阐述一下“地球工程” 可以如何操作。只需把一些硫化物投放到外层大气中,就可以把太阳光折射开去,使得地球凉下来。我可以十分肯定的告诉大家这样的办法是完全有效的。当然也会有副作用,而事实上我们已经有过这样的体验,不过那不是我或其他科学家干的,那是上个世纪90年代早期的时候,Pinatubo火山暴发,喷涌出大量的硫化物,并上升到大气平流层,还生成一种像蘑菇云那样的烟云。这次火山喷发的影响甚大,图上看到,经历过火山暴发以后,平流层的大气温度会上升,而表层大气的温度则呈现下降趋势。

不过这样的人工干预的办法也似乎充满神秘感。其实不是的,具体的运作过程也许会包含诸多细节,也会有某些副作用,比如对臭氧层构成损害。但是大家要看到, 这样的方法是最快的。要看到,假如用减排的方式来抑制气候变化的化,我们要建立一整个硬件架构,并且这样做非常慢。此外,即使你减排成功了,也不能降低大 气中CO2的浓度,因为那是几十年来沉积下来的。我们人类总会有某些时候会希望以最快的方式来解决问题。

可能有人问,这样做真的能遮挡太阳光,并逐步的使得地球大气CO2含量恢复到原本的状态吗?答案是肯定的。

上面这个图上显示的是大气中CO2浓度上升到原本的两倍时地表平均温度的分布,下面这图显示使用“地球工程”挡住1.8%的太阳光以后CO2浓度上升到原本两倍的地表温度分布。从图上可以看出,通过“地球工程”我们是可以将地球气候恢复为其原貌。

这又是一份陈年的报告,它于1965年呈现在约翰逊总统的办公桌上,那时我还仅仅两岁。它提到的科学理论和我们今天讲的完全一样,唯一不同的是它提倡“地球工程”的做法,而只字不提减排。我不是说我们不需减排了。请不要误会,我们必须减排。——所以说“地球工程”的想法不是什么新鲜事。

真正带有新鲜感的是这篇文章:

(图上的文字:
向平流层投射硫化物以反射太阳的光热:一个解决政治僵局的建议,作者保罗·J·克鲁逊)

从1965年约翰逊总统桌面上见到那份报告之日起,一直到1990年,人们都在议论这一建议。虽说此一提议并非十全十美,却还是值得讨论。可是到了90年 代,气候变化成为一个热门的政治话题,人们基于“政治正确”的考量不再对此发表议论,这个话题也就从公众的视野里消失。去年,克鲁逊再次发表文章谈论同样的问题,内容与几十年前的报告大致相似,不过是加入了一些数据,并总结了我们在此间取得的进展。这一次由于他因研究臭氧层化学而获得了诺贝尔奖,人们又开始认真的看待这一问题。虽说“地球工程”会给臭氧层带来影响,可是克鲁逊有办法消弥这样的影响。

现在全球的媒体都在报道一则“奇爱博士拯救地球“(Dr. Strangelove Saves the Earth) 的新闻:

这一报道勾起我的思索。我躺在床上,看见了我孩童时的玩具(radiometer):

我在想,是否有可能应用同样的物理原理使发射到平流层的硫化物粒子悬浮于其间?这么想一来是因为硫化物容易下沉,二来它们会积聚在臭氧层,而我只希望把它们放在臭氧层以上的大气空间。第二天我起来做运算,可那是非常困难的,我简直呆了。但我又发现,由于这样的难题人们在自然大气中碰到过,并对此有过研究,并且发表了各种专题论文。人们已经找到一种悬浮于大气中间层(比臭氧层高几百公里)的粒子能发挥这样的作用。

在此,我想用最简单的语言向大家描述“地球工程”是如何发挥作用的。

太阳光射到粒子之上,受光的一侧会变得更热,背光的一侧会变得更冷。从更热的一侧飞出的气体将会有较大的速度,并使之偏离太阳。此即 photophoretic force. 当然还有其他的解说的版本。我们的这一解说也有可能是错误的,因为它尚未得以在学界获得讨论,我们还在着手建立相关的理论。但我们认为这个解说是成立的。由于粒子可悬浮于平流层——或者事实上也可以直接将其投放于大气中间层,从而避免对臭氧层构成损害——这样的粒子可长期停留于大气当中。当然这么做也会带来一系列的其他问题。这个我后面还会讲到。

此外,我们可以把这些粒子集中投射到南北两处极地的上空,从而最大程度的降低对其他地区(也就是我们生活的地区)的影响。而降低两极温度也是我们必须做的,假如我们不希望灾难发生的话。

这是我最新的想法,比单纯的投放硫化物要聪明多了。不管这个想法对错与否,我认为我们总能够找到一种更可行的办法。要是全世界的科学家和工程师们都认真的研究这一问题,我们将真的有能力去改变这个地球。

科学给予我们一个杠杆,我们可以用来挽救地球:

(图中撬杠杆的是阿基米德)

科学以及工程技术的进步给予我们越来越多的改变地球的可能,不管我们情愿与否。由于我们对整个系统的运作模式的认识正在加深,同时也发明出更优的工程器 械,此一点一滴的进步为我们提供了可以控制整个星球、天气和气候的工具,这不是说我们科学家有预谋这么做,或者我们想这么做。

我们设想一下有一天外星人降临地球,来到纽约联合国总部——或者他们会选择其他更好的地方,他们给人类送上一个箱子。那个箱子有两个鎖扣,其一是“控制全球气温”,其二为“控制CO2含量”。可以想象,人们会为争夺这个箱子而大打出手。因为我们不清楚到底该作出哪一种选择——我们没有一个全球的政府。不同的人会作出完全不同的选择。不过放心,这样的事情不会发生。

但是我们世界各地的科学家和工程师事实上是在实验室里化零为整的建造这样的箱子。也许他们完全无意于此,或者还会认为自己是在为保护环境而作出贡献。他们也许对于“地球工程”这样的东西不感兴趣,只不过是研发出使人类更易于作出这样的实践的工具。但我本人不想做这样的事,从来没这么想。不过我认为我们要把这样的事情放到阳光底下进行讨论,因为我们迟早都会面临这样的选择——我们要认真的思考这个问题,或者起码得细想为何我们不该这么做。

接下来我将阐述两种关于这个问题的不同的切入视角。我最初接触这一问题也是这么开始的。但是我们现在需要的不仅仅是像我这样的特立独行的科学家,我们需要音乐家、科学家、哲学家、作家一同参与到关于人工改造气候的讨论中来,仔细分析其潜在的后果。

其一,我们不去减排,而直接采取人工改造气候的措施,因为这样做非常廉价。事实上你只需要0.001%的GDP投入,就已经有可能制造出一个新的冰河时期。掌握在我们手中的杠杆的威力是巨大的。尽管这并非好的主意,我只是向大家展示这个杠杆力量之大。并且这是有据可依的,你可以说那不过是疯子才会做的事情,可是我们手上的杠杆确实是有如此大的威力。

于是,我们只需依靠“地球工程”来解决问题,而不再采取减排措施,要是CO2浓度再次攀升,我们就增大气候改造的范围。但是没有人会真的这么想。因为在那种预设之下,大气中CO2的浓度会变得越来越大,同时也会导致海水酸化。我想除了一两个怪胎以外没有人这么想。

其二,我们不搞“地球工程”,只是从现在起致力于减排。可是我们不知道该以何种速度实施减排,也不知气候变化去到何种地步时将变得使我们无法承受。好吧,就算我们确确实实的去实施减排的计划,到了几十年后的某一天,比方说2075年10月23号,我们终于熬到了CO2浓度由巅峰开始下降的那一天。而事实上那时候气候变化的恶果才真正显现出来。那时人们将发现格陵兰岛的冰块正在已惊人的速度在融化,使得海平面比现在升高几米,把诸多大城市淹没于水底之下。注意,这是完全有可能的。那时尽管人们对“地球工程”心存顾虑,在道德上也不太愿意,却远比不这么做来得实惠。

所以说“地球工程”是一种“风险控制”,而非代替我们(减排)的行动。其言下之意是通过“地球工程”的手段避免即将发生的灾难,却不是以此替代行动。

不过这样的看法太阳有毛病。

当人们知道用“地球工程”的手段可以扭转乾坤时,他们就不再会认为气候变化有太大的影响,进而在减排方面也不会投入足够的精力。经济学家称这一现象为“道德危险”(moral hazard),我想人们一直回避这个问题也是这个缘故。

可是,把问题藏在抽屉里并不能使问题得以解决。

最后我向给大家留下三个问题,然后我就结束这次演讲。我们是否应该对此作严肃的研究论证?是否该有一个全国性的研究项目专门探讨这一问题?不但要研究怎么做,更重要的是研究问题的两面,搞清楚此一方案的危害和负面作用是什么。现在只有极少数的科学家在讨论这个问题,他们分处两个阵营,可是这是一个相当危险的状态,因为我们对于此事物的认识还不够深入。假如有人资助这样的研究的话,也许我们会知道得更多。我们这班科学家里头——包括我——认为我们该这么做(“地球工程”),可是我是有所保留的,最主要是为“道德危险”所制约,可惜我不知道如何才能跳出这个制约。你一开口说气候改造的方案,人们就会以为他们 无需作出减排的努力了。

另外一点,我认为也许我们需要一个国际公约来规定由谁实施“地球工程” 的工程。现在人们也许会认为只有像美国这样的大国会这么做,可是30年后,中国腾飞起来了,她觉得无法消受气候变化带来的种种恶果,中国也会对气候改造发生浓厚的兴趣,而不去理会这么做的“道德危险”。他们会认为气候改造更符合他们的利益。所以我们需要一个对此作出规定的国际公约。

最后我想引用25年前美国国家工程院的一份报告里的一段话结束我的演讲:“大气中CO2增多这一气候问题正催生出一大批新技术,使得我们能够降低碳排放。 而我认为,它同样也会迫使我们思考气候改造的问题,不管我们情愿与否。我们现在必须认真考虑这样的可能,哪怕最终结果是我们决定不这么做。“

谢谢大家。