地球工程:可能性和陷阱

干扰地球的气候系统来抵消全球变暖是一种有争议的概念。但在接受耶鲁环境360的采访中,气候科学家肯卡迪拉谈论为什么他认为世界需要更好地了解哪些地理工程计划可能工作,这是幻想 - 或更糟糕的方案。

大气科学家肯·卡尔代拉(Ken Caldeira)最初因他在海洋酸化方面的开创性工作而闻名,这个词最初是作为他的一篇论文的标题创造出来的。然而,最近卡尔代拉的研究把他带入了有争议的地球工程领域——对地球气候系统的大规模、蓄意操纵。

许多科学家都避开了这一学科,因为他们觉得这是一条错误的、危险的道路。但是卡尔代拉——斯坦福大学卡内基科学研究所全球生态系研究实验室的负责人——在某种程度上并没有如此不屑一顾

卡尔代罗
Ken Caldeira

因为他的气候建模表明,一些地理工程计划可能确实有助于降低气候变化的风险。事实上,很少有科学家们认为地理工程的道德,政治和环境影响较难。

最近,卡尔代拉已经成为围绕史蒂芬·d·莱维特和史蒂芬·j·达布纳出版的争议的焦点《超级魔鬼经济学》,这是他们之前的畅销书,《魔鬼经济学》.书中有一章是关于地球工程的,引用了Caldeira的话,在书出版之前就在互联网上流传,因为它对气候科学的理解不足,以及愤世嫉俗的逆向观点而受到广泛批评。

在采访中360年耶鲁大学环境他正在写一本关于地球工程的书。卡尔代拉谈到了他的研究是如何被误传的《超级魔鬼经济学》以及设计地球气候系统计划的前景和陷阱。他认为地球工程是最后的手段,充满了风险和意想不到的后果。例如,如果工业化国家决定向平流层注入热反射沙尘,引发气候反应,导致印度和中国出现干旱和饥荒,那会怎么样?出于这个原因和许多其他原因,卡尔代拉认为,到目前为止,大幅减少温室气体排放是最谨慎的做法。

鉴于人类继续倒入大气中的大量二氧化碳,Caldeira表示将是愚蠢的,不会对地衰老进行研究。随着世界上的前景可以达到本世纪危险变暖水平的前景,Caldeira坚持确定哪些项目 - 例如将粒子放在平流层中,以将阳光反射到太空中 - 可能工作,不会工作他将地理工程计划与座位进行比较 - 一种技术可能会降低气候崩溃的伤害机会的技术。

But, warned Caldeira, “Thinking of geoengineering as a substitute for emissions reduction is analogous to saying, ‘Now that I’ve got the seatbelts on, I can just take my hands off the wheel and turn around and talk to people in the back seat.’ It’s crazy.”

360年耶鲁大学环境我想从这场小争吵开始《超级魔鬼经济学》.在这本书中,你被引用说,谈到全球变暖时,“二氧化碳不是正确的恶棍。”那是准确吗?

Ken Caldeira这是不准确的。我不认为我说过类似的话,因为我认为我们应该取缔排放二氧化碳的设备的生产,而且我不认为我们能够解决这个碳气候问题,除非我们很快大幅度减少我们的二氧化碳排放。

e360他们还写道,你确信人类活动对“某些”全球变暖负有责任。这是什么意思?

卡尔代罗我不认为我们可以肯定地说,我们应该承担90%的责任还是110%的责任。但我认为,全球变暖的主要原因是人类向大气中排放温室气体。

e360另一件与这一观点相同的事情是,二氧化碳增加一倍所吸收的辐射还不到地球发出辐射的2%。当你这么说的时候,听起来好像这并不是什么大问题。

卡尔代罗:您应该将整个全球变暖问题视为1%的问题,至少适用于二氧化碳。在绝对温度Kelvin - 科学家们喜欢使用开尔文秤 - 当前地球温度约为388摄氏度,顶部的3度升温基本上是额外的额外变暖。因此,这种全部问题气候变化,从地球系统的角度看,是一个大约1%和2个百分之一的故事。两个人可能听起来像一个少数人,但这是一个更热的世界之间的区别,我们习惯的那种世界。


e360作者还援引你的话说,二氧化碳浓度翻倍会使植物生长增加70%,这意味着这将有利于农业活动。这听起来像是一个古老的二氧化碳对你有益的广告。你能解释一下吗?

卡尔代罗:是的,首先,有两部分。一个是植物生长的70%增加。我相信,我们在2005年制作的文件中出现了一篇论文。

我们建立了一个模型,把化石燃料资源中所有的二氧化碳都排放出来,这个模型的气候敏感性非常低,我认为它是一个极度活跃的陆地生物圈,它导致全球气温上升了9摄氏度,南极洲东部气温上升了20摄氏度。

现在全球气温是16华氏度,南极洲周围大概是36华氏度,这足以威胁到冰盖。在那项研究中,我们知道陆地生物圈模型过于活跃,吸收了太多的二氧化碳,但我们觉得这对我们所处理的假设是保守的,因为如果你有一个吸收更少二氧化碳的生物圈,它只会让地球变得更暖。

所以我们展示了,看看,即使二氧化碳施肥在任何人想象的高端,我们仍然产生相当令人恐惧的温度。但我确实相信基本迹象是正确的,即使用更多二氧化碳,植物可以更有效地使用水,甚至IPCC [国际气候变化专家组]表示,预计农业生产率会随着全球变暖而上升。

但这不会均匀分布。人们认为,中高纬度地区的农业生产率将会提高,因为那里气候变暖有助于作物生长,但会降低贫穷的赤道国家的生产率,因为那里的高温已经对作物产量造成了压力。

e360总的来说,你觉得你的作品在这本书中被准确而公正地描述了吗?

卡尔代罗最主要的错误陈述是引用二氧化碳不是“正确的恶人”。再说一遍,我自己不会用“恶人”来形容自己,但如果你问导致地球变暖的主要气体是什么,我会说是二氧化碳。

一般的读者会对我的信仰产生错误的印象。

现在,有一个更棘手的问题当涉及到其他归我所有的陈述时。所有这些陈述都是基于事实,基于我或其他科学家发表的研究。如果我们回到生物圈吸收70%二氧化碳的例子,是的,我们有一项已发表的研究表明了这一点。报告还提出,我们可能会使地球变暖到最终有融化南极洲的危险。所以引用是有选择性的。

如果你花几个小时和某人交谈,他们把六件事写进一本书,那么它就会出现在作者试图提出的论点的语境和框架中。所以我的实际陈述是基于事实的,但是这些问题的背景和框架与我将这些相同的事实放入的背景和框架是非常不同的。

所以我认为休闲读者可以......提出一个我相信和我对事物的感受的麻烦。

e360让我们更广泛地谈谈地球工程。前几天,一位作者在美国国家公共广播电台(NPR)上说的话让我震惊——他对地球工程产生兴趣是因为他意识到全球变暖的问题并不在于空气中有太多的碳;问题是太热了。你同意吗?

卡尔代罗例如天气太热的原因是空气中有太多的二氧化碳。当然,二氧化碳本身对海洋酸化和包括珊瑚礁在内的生态系统有很大的负面影响。所以有直接的二氧化碳效应。

但我想如果我们有什么神奇的东西可以完全逆转二氧化碳的所有影响,那么你就可以说,“问题不在于二氧化碳。”但没有人真的期望我们会有一些神奇的,完美的二氧化碳消除器。我,很明显,如果我们继续让大气中温室气体浓度增加,并试着工程师我们的气候来抵消这些影响,,随着温室气体积累,和抵消系统越来越越来越大,某种灾难性故障的风险抵消,或者抵消过程中的缺陷——会随着时间的推移而增加,我想最终的结果会是相当负的。

所以,我认为二氧化碳是问题。I think to present it as if, “Well, it not’s really CO2, but the effects of CO2,” it’s like if you got shot by a bullet and you said, “Well, it wasn’t really the bullet that was the problem, it was just that I happened to have this hole through my body…”

e360:对。很多人认为地球工程是解决全球变暖的快速廉价方法。是吗?

在我看来,地球工程只是用来考虑我们是否真的陷入绝境的东西。

卡尔代罗让我们假设把灰尘放到平流层是很容易做的,而且效果相当好。假设美国和英国以及“意愿联盟”决定继续部署这个系统,而中国或印度随后陷入了一到二十年的严重干旱。不管这个系统是否造成了干旱,我认为中国人或印度人会正确地怀疑,他们发生干旱和随后发生的饥荒的原因可能是其他国家建立的这个系统。你可以很容易地想象,那里会有很大的政治紧张局势,甚至可能导致战争。所以我认为,这些地球工程选择的政治层面和治理层面表明,我们非常不愿意部署这些东西,即使我们认为它们或多或少是完美的。

另一个例子是,在许多气候模型模拟中,埃及周围的地区随着全球变暖而趋于潮湿。那么如果你做这个地球工程计划它从几个世纪前没有水的国家拿走了水会怎么样?你这么做他们会高兴吗?因此,我认为,仅仅是与所谓的赢家和输家相关的政治问题是如此巨大,以至于政治家都不想去处理这些问题。

然后,系统当然是完美地工作。首先,它不会解决海洋酸化的问题。它不会完全抵消全球变暖,所以你会有一些残留影响。所以,我认为这些地球工程选择是我们只有在背对着墙的时候才会考虑的事情,所有这些环境和政治风险似乎都值得冒,因为其他选择看起来如此可怕。

e360我知道一些科学家建议地球工程研究应该有某种禁忌。但我知道你曾直言不讳地表示需要联邦资助的地球工程研究项目。你能解释一下吗?

卡尔代罗:是的,我认为我们现在不知道这些类型的方法是否有可能降低风险。在我们的气候模型中,这些方法可以减少气候变化的数量,但气候模型是一个不完美的现实反映,他们不考虑我之前提到的各种政治风险。所以我认为我们不得不说我们不知道这些选择是否可以真正减少整体风险“|

假设地球工程工作,这会增加风险。在我看来,有一个研究项目来证明这一点,排除合理怀疑是值得的,这样我们就可以忘记这一切,继续前进。

另一方面,如果这些选项有可能降低风险,然后在我看来,我们希望能够选择减少风险,应该是一个似乎有必要的地方。我认为这些地理工程选项是看,“我们可以为我们的气候系统发明某种安全带吗?”我们需要仔细推动气候系统,我们需要大大减少排放。但即使我们仔细开车,我们仍然冒着事故的风险。当我们发生意外时,安全带可能会降低损坏。

我不认为我们将减少排放足够快,以至于我们没有运行一些非常严重的风险。

但是我关心地球工程的原因是因为我非常关心温室气体的排放,所以,我还是支持把排放温室气体的设备定为非法。但我不认为我们减少排放的速度会快到让我觉得我们没有在冒一些真正严重的风险。所以我认为我们需要找到减少这些风险的方法。

这不仅仅是地球工程。我非常赞成广谱的方法。我认为我们在次贷危机中看到的事情之一是在美国有几百万人拖欠他们的抵押贷款,我们有一个全球性的经济危机。我认为我们必须假设,气候变化造成的损害将比几百万抵押贷款违约的幅度大得多。

如果东南亚有某种气候危机,这是为了放大和撼动全球经济体系吗?这是Jim Lovelock害怕的那种东西,您将拥有“经济移民”导致气候变化导致最终使现代文明变得稳定。

所以我认为我们也需要研究如何让我们的社会更强大,这样这些局部气候破坏就不会变成全球性问题。我们需要做基本的适应规划;我们需要考虑地球工程方案。但我们需要做的主要事情是努力减少二氧化碳的排放。

但是把地球工程看作是减排的替代品就好比说:“既然我系上了安全带,我就不能把手从方向盘上拿开,转过身去和后座上的人说话。”这太疯狂了。

e360你能简单描述一下地球工程研究计划是什么样的吗?

卡尔代罗我要做的第一件事是用复数,说“程序”。因为很多不同的东西都被归为地球工程的同一类,我认为没有什么好的理由把它们联系在一起。

例如,人们喜欢David Keith和Klaus Lackner一直在研究从空气中捕获二氧化碳,然后将其隔离到地下的地下储存库中。这是一个缓慢的过程,可能会很昂贵,需要几十年才能真正改变大气中的二氧化碳浓度。但这是一个需要进行的重要研究方向。但在紧急情况下不会有任何好处。也许在紧急情况下,当我们意识到我们需要减少温室气体浓度时,这将是有用的。

但这与把硫尘放在平流层是非常不同的,因为硫尘会将阳光反射回太空,使地球降温,就像皮纳图博火山在1991年和1992年所做的那样。再一次,我认为这方面需要一个研究项目,但我不认为有任何理由将其与这些二氧化碳去除方法相结合。

因此,我认为至少需要有两个新项目——一个是研究在紧急情况下我们可以采取哪些可伸缩、快速行动的措施。我们能做些什么让地球在几年内变冷如果我们真的想的话?然后我认为我们需要另一个研究项目来说明我们如何才能摆脱高温室气体浓度。我们能做些什么来让我们已经排放到大气中的温室气体离开大气层呢?

e360:您认为我们将尝试工程师的气候是不可避免的吗?

卡尔代罗:首先,没有人能真正看到未来,我不够愚蠢地试图预测未来。但我认为,有一个非常不错的可能性,我们可能在这个方向上沿着滑坡下滑。例如,我们最近做了一些模拟,看看了在海洋中美白云的想法。John Latham提出了这个......现在我们做了非常理想化的模拟,但在我们的模拟中,通过冷却海洋相对于土地,从海洋到陆地上的凉爽海风,然后海风带来了水和陆地的降雨量增加。现在,原则上,这可以在区域部署。您可以想象在萨赫勒或洛杉矶海岸的云层中美白云,并带来冷却器,潮湿,无论是西非还是美国西南部。如果我们有全球变暖,那么有一些区域操纵将开始使区域气候更加舒适,更加农业生产,我认为这将很难告诉别人,“不,不,你不应该这样做。你应该在阳光下吹扫。“

因此,我认为有途径,我们可能会从地区开始,慢慢升起更加全球化的东西。我认为这是一种可能性。

另一种可能是真正的紧急情况,在这种情况下,公众舆论会发生阶段性变化,人们会认为我们不能再忍受气候变化了,我们必须做点什么。

这是否会发生或没有,我不知道。如果我不得不下注,我会赌注我们永远不会部署任何地理工程系统,并且我们更有可能只是尽力适应它。

但我认为有足够的风险值得研究是否有减少风险和损害的选择。

而且我看的方式是我们正在谈论人们的生活,我认为我们不认为我们将部署这些系统以节省北极熊。我认为如果他们将被部署,那将是帮助人们从饥荒的死亡,或类似的东西。我认为这些技术有可能拯救生命和减少痛苦,我们应该探索这是否真实。188最新下载地址

让人们挨饿总比干预气候系统要好,我们现在有了这样的选择……这听起来像是道德高地说,“哦,好吧,我们永远不应该干预气候系统。”但很明显,我们现在正在大规模地干扰气候系统,而且更智能的干扰可能会减少第一次干扰造成的损害。但这可能会让情况变得更糟。我想我们还不知道,所以我们才需要这个研究项目。