尋找氣候變化“Ｂ計劃”

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隨著聯合國氣候變化大會２９日在墨西哥坎昆舉行，各國領導人將就削減碳排放目標展開新一輪協商。國際社會就此陷入分歧多年來，只研究如何抵消溫室氣體負面影響而不問碳削減的一門學科悄然興起。從向天空播散硫酸鹽為地球降溫到“鎖住”冰山防止海平面上升，地球工程學正試圖尋找應對氣候變化的“Ｂ計劃”。上述大膽構想能否走出實驗室、真正造福人類，不僅由技術發展決定，還取決于能否解決困擾碳減排談判的難題，即誰受益？誰做決定？誰承擔風險？

模擬火山降溫

在大氣中散布硫酸鹽晶體為地球降溫是目前頗受關注的一項地球工程技術，其靈感源于火山爆發。火山噴發釋放的大量二氧化硫最終成為微小的硫酸鹽晶體，懸浮于大氣平流層中，有效反射陽光為地球降溫。受此啟發，地球工程學家寄希望于人造硫酸鹽“煙霧”，希望令其懸浮于大氣平流層中反射陽光。材料和手段成為決定這項技術成敗與否的關鍵。

材料方面，單純在空氣中釋放二氧化硫氣體並不可行，因為該氣體將與空氣中現有微粒結合，形成更大體積的浮塵但並非降溫所需的硫酸鹽晶體。加拿大卡爾加裏大學教授戴維•基思最近找到解決方法，他和同事用硫酸取代二氧化硫做實驗。結果發現，如果在高空以蒸汽狀釋放硫酸，即使在污濁的空氣中也能夠形成一層理想的硫酸鹽晶體。飛機播撒是釋放氣態硫酸的主要手段。基思為此雇用美國專事無人駕駛的“奧羅拉飛行科學”公司做研究，結果顯示只要規模不小于美國捷藍航空公司的企業，即可在全球各基地起飛完成播撒任務。“捷藍”是美國一家廉價航空公司，擁有不到１５０架飛機，飛行美國國內及附近５０多個目的地。

奧羅拉公司研究報告認為，如果能夠採用專門設計的無人駕駛飛機則能達到最佳播撒效果。報告稱，這種無人駕駛飛機形似Ｕ－２偵察機，飛行高度在２０公裏至２５公裏之間，每次飛行能夠播撒１０噸硫酸。報告預計，只要８０架這種飛機就能執行每年１００萬噸的播撒任務，達到為地球降溫１攝氏度到２攝氏度的效果。以２０年的使用壽命計算，上述計劃平均每年所需花費在１０億美元至２０億美元之間。奧羅拉公司還考慮採用美國洛克希德公司的實驗產品Ｐ－７９１完成播撒任務。這種結合飛艇和飛機的混合設計有利于解決平流層空氣稀薄、飛行提升力不足的問題。

上述研究的意義或許在于揭示了地球工程技術的巨大經濟潛力。與開發應用碳減排技術動輒數千萬美元的投資相比，每年向大氣層播撒上百萬噸硫酸、花費不到２０億美元就能為地球降溫１度到２度確實更為經濟有效。哥倫比亞大學政治科學教授斯科特•巴雷因此認為，地球工程學是“不可思議經濟學”。

捕捉二氧化碳

地球工程學研究的另一重點是碳捕獲和碳封存。受光合作用原理啟發，地球工程學科學家試圖通過捕捉大氣中的二氧化碳減少溫室氣體，進而有效控制氣候變化。與模擬火山噴發相比，“人造”光合作用選擇更多，既能夠以行政或經濟手段鼓勵植樹造林，也可以使用化學制劑促進有光合作用的海洋浮遊生物繁殖。更為經濟有效的方法則是直接以化學方法從空氣中捕捉二氧化碳，並對其濃縮處理、封存地下。

多家企業目前已開始研究，正設計方案展示碳捕獲和碳封存的可行性。試圖模擬火山噴發的基思對此也有興趣，其名下企業寄希望于巨型風扇。他們構想在開闊地帶建造排列整齊的多組巨型電扇，每片扇葉表面經過特殊處理，裝置有流動的化學液體。空氣流過開動的電扇時，每片扇葉上流動的液體將捕捉空氣中的二氧化碳並將其封存。

其他構想更為大膽，試圖以海洋為二氧化碳的“吸收劑”。英國牛津大學地球工程項目成員蒂姆•克魯格正從事這方面研究，他建議向海洋投放生石灰即氧化鈣。克魯格認為，上述化學手段將促進大氣中的二氧化碳溶于海水並形成碳酸鹽和重碳酸鹽離子。這種方法的缺陷在于，生產氧化鈣會產生溫室氣體。氧化鈣由加熱石灰石即碳酸鈣生成，加熱過程中難免產生更多二氧化碳。當然，如果在加熱過程中能夠收集並封存所產生的二氧化碳，向海中投放氧化鈣的方法仍有可行之處。

地球工程學奇思妙想背後不難發現巨大的經濟利益。早在二十世紀９０年代，美國石油企業埃克森美孚就曾資助向海洋投放氧化鈣的研究。克魯格的研究也得到英國殼牌石油公司下屬項目資金支持。殼牌公司雇用的一個專家組考察克魯格的項目後得出結論，如果付諸實踐，該方法每捕獲一噸二氧化碳花費僅４０美元。基思估計，其方法捕捉每噸二氧化碳的成本為１００美元左右。同樣從事有關研究卻沒有直接利益關係的其他專家則評估，碳捕捉和碳封存的實際成本會高于上述數額。

美白雲朵鎖住冰山

隨著地球工程學逐漸興起，越來越多來自不同領域的科學家為其獻計獻策。他們為尋找控制氣候變化“Ｂ計劃”提供更多靈感，“美白雲朵”即是其中一例。

這個為地球降溫的方法最初由即將退休的英國雲層物理學家約翰•萊瑟姆想到，在英國海事工程師斯蒂芬•索爾特的設計補充下更為完善。他們在２００６年提出，向漂浮低空的海上雲團噴灑一層細密海鹽，這會令雲朵變得更加潔白，從而加大其反射陽光的能力為地球降溫。四年後，萊瑟姆和索爾特攜手７個研究機構的２３位科學家就此發表論文。他們在文中介紹研究進展程度，預測“美白雲朵”可能達到的降溫效果，介紹從海船上向雲團噴灑“美白劑”的可操作性，還分析開展實驗的可能性。文章還指出，如果進行實驗，有機會進一步研究雲團變化，而這正是氣候學家因為缺乏直接幹預而未能解答的疑問之一。

還有科學家致力于“鎖住冰山”的研究，認為這能有效防止全球變暖後的海平面上升。即使全球變暖，南極或者格林蘭等地的冰冠大面積融化的可能性並不大。多數情況下，部分冰雪融化之水匯合成流，衝刷松動冰山根部，令它們加速滑下海洋，從而融化。美國加州大學冰川研究專家斯瓦韋克•圖拉傑克因此認為，固定冰山位置是關鍵。今年９月加州大學舉行的一次會議上，圖拉傑克詳細介紹有關方案。他建議，要麼為冰山配備物理裝置盡快排出冰雪融水，要麼用液化氮將冰雪融水在原位置重新凍住。因為針對目標更明確、范圍更小，“鎖住冰山”的計劃更具可行性。

氣候變化“終極難題”

借助地球工程技術控制氣候變化並非異想天開。隨著研究投入不斷增大，地球工程學正變得越來越“主流”。今年１０月聯合國在日本名古屋舉行《生物多樣性公約》第十次締約方會議，專門召開一場會議聽取該學科代表介紹研究進展。英國周刊《經濟學家》認為，能夠成為聯合國有關會議議題之一，足以證明地球工程學已經“成年”。然而，這門新興學科最終能否走出實驗室、確實控制氣候變化，仍將面臨來自技術和政治方面的考驗。

技術上，有關地球工程學的爭議集中于該技術可能產生的副作用。以在平流層散布硫酸鹽晶體為例，該方法雖然能夠反射陽光為地球降溫，卻可能破壞臭氧層並造成地球幹旱。雖然能以其他方法保護臭氧層，但各種電腦模式推演結果均顯示，向平流層播撒硫酸鹽晶體將造成地球降雨減少。更糟糕的是，大部分地球工程技術建立在電腦推演模式上難以付諸實踐。無論向天空播撒硫酸鹽晶體還是向海洋注入氧化鈣，地球工程學構想必須以大自然為實驗對象，如果全面展開不僅會對環境構成壓力，還有可能重塑人類經濟和政治地貌。

政治上，地球工程學雖然就控制氣候變化提出種種構想，但其技術研發主要局限于發達國家和大型企業。這樣一來，具體到如何推廣技術應用、如何確定責任范圍以及如何分享技術收益等問題，地球工程技術有可能陷入當前碳減排談判面臨的同樣困局。另一方面，地球工程學對溫室氣體的產生無所作為，還可能轉移對削減碳排放的關注，解決氣候變化問題不過是“治標不治本”。由于上述原因，不少環保組織在名古屋締約方會議上呼吁，希望聯合國凍結地球工程學有關實驗。總部設在加拿大的環保組織ＥＴＣ成員帕特•穆尼說：“不經全世界支持、由一小撮發達國家政府決定開展地球工程學實驗絕對不行。”支持該學科的部分分析人士因此主張，地球工程技術發展應該補充而非取代現有碳減排努力。投身有關技術研發的基思也認為，花上幾年時間充分論證比立即上馬地球工程學實驗“更健康”。