下海撒鐵、上天潑酸，竟是為幫地球「解暑」？

作者：圓的方塊

編輯：小柒

炎夏來襲，在室內吹著空調吃著雪糕的你，可曾想到，我們的地球正在「發燒」？過去100年，全球平均變暖了1℃，海平面上升19厘米。北極海冰持續融化，近十年消失面積相當於中國的東北三省。

1880-2017年全球陸地海洋平均溫度變化，圖片來源：NASA

聯合國政府兼氣候變化專門委員會（IPCC）稱，「有95%的把握」，全球溫度正在持續增加，而且主要是由人類行為造成的[1]。無數宣傳和電影，早已經把全球變暖的各種災難後果，描寫的淋漓盡致。

對抗全球變暖，最簡單的辦法，就是降低溫室氣體（主要是二氧化碳）排放量。然而，這恰恰是最困難的辦法。經濟與政治相互掣肘，人類似乎難以在減排上達成共識。從《京都議定書》到《哥本哈根協議》，國家間的博弈與制衡，似乎在拖延著給地球降溫的步伐。

無論如何，坐以待斃是最糟糕的決定，總要有人站出來，對著全球變暖宣戰。

圖片來源：Wikipedia

以全人類的命運為賭注，這群學者、商人和社會活動家，不斷擺弄他們手中最大的籌碼——「氣候工程」。

按照英國皇家學會的定義：「氣候工程（Geoengineering）指人類為應對全球變暖，而對地球氣候系統進行的大規模干涉[2]。」

「大規模」和「干涉」，這兩個詞並排放在一起，聽起來仿若是場拼盡全力的冒險。

在我半船鐵，還你一個冰河時代

這句狂言來自於美國海洋學家約翰·馬丁。

在莫斯蘭海洋實驗室供職期間，馬丁常年關注南太平洋地區的海洋生態。他發現，這片海域雖然遼闊，卻生機寥寥。分析原因，他認為南太平洋的海水中缺乏鐵元素，而這種元素又是浮游植物生長所必須。龐大的浮游植物群體，也是吸收大氣中二氧化碳的主力軍[3]。

基於這一邏輯，馬丁提出，如果給海洋補鐵，促進浮游植物增長，就可以降低二氧化碳濃度，從而抑制全球變暖。

馬丁的這種構想，被稱為「海洋鐵質施肥（Ocean Iron Fertilization）」。這個念頭在當時太過瘋狂，直到馬丁去世，都沒有被施行過。

然而，隨著變暖問題的日益嚴峻，馬丁的設想迎來了轉機，人們開始對「海洋加鐵」的構想產生了興趣。世界範圍內，陸續有人開展了實驗，其中，最著名的是IronEX系列實驗。

1995年，科學家們在赤道選取了一片100平方千米的海域，向其中傾倒了225千克的鐵鹽粉末。這些鐵元素著實讓浮游植物開心，大量繁殖的藻類甚至把海水染成了藍綠色。值得欣慰的是，這些浮游植物顯著降低了水體中的二氧化碳濃度[4]。

位於南大西洋的一片水域，浮游植物大量生長，將海水染成藍綠色。圖片來源：NASA

然而，我們仍然說不清楚，海中加入鐵是否真的可以減少大氣中的二氧化碳。因為海洋上面的空間太過遼闊，又伴隨著天氣與風向的問題，即使觀測到了大氣中二氧化碳濃度的改變，也沒有人敢下百分之百的斷言，證實這是加鐵帶來的變化。更糟的是，大量的加鐵，引發了複雜的海洋化學反應，釋放出了大量的N2O。這種氣體的溫室效應，比二氧化碳要高300倍[4]。

「海水加鐵」方案受到多方質疑，歸根結底，是因為人類無法只通過如此小範圍的實驗，來推斷整片海洋中鐵元素所扮演的角色。而且，持續加鐵會對海洋生態系統造成怎樣的影響，誰也無法說清。

當學者們還在思索，海水加鐵到底收效幾何時，有人已經急不可耐，一心想把這事變成一門生意。

1997年，《京都議定書》提議引入市場機制來控制溫室氣體，把二氧化碳排放權作為一種商品，促成碳交易制度。也就是說，如果你排放的二氧化碳量超標，就需要到別人那裡購買；如若你自己的排放指標有富餘，大可拿到市場上賺個外快。簡言之，二氧化碳的排放量就是真金白銀。

美國人邁克·馬克爾斯想抓住這個賺錢的機會。他著手創辦了一家公司，聲稱要向海里投放25萬噸鐵粉，促進海洋浮游植物生長，就能減少二氧化碳。他自己估算，這個方案可以抵消整個美國排放出的二氧化碳。如果這項計劃成真，那麼，他創造出的二氧化碳排放份額將是一筆巨大的財富。

然而理想豐滿、現實骨感。因為伴隨著巨大的不確定性和生態隱患，這項計劃被美國政府禁止。馬克爾的減排（賺錢）野心也告一段落。

在全人類頭上潑硫酸

有過和海中撒鐵過類似「壯舉」的，還有保羅·克魯岑。這位1995年的諾貝爾化學獎得主，研究領域是臭氧層和大氣科學。

相比於約翰·馬丁，保羅·克魯岑的構想更為直接——他想擋住太陽。而他的提議則更為瘋狂——他要在全人類的頭頂潑硫酸。

2006年，保羅·克魯岑撰文呼籲公眾關注氣候工程，並提出了人工在平流層注入含硫顆粒的方案。他分析說，這些微小顆粒可以在空中懸浮，形成一種氣凝膠，從而能反射部分陽光，給地球降溫[5]。

之所以提出這樣的方案，是因為大自然幫保羅做過一次實驗。

1991年菲律賓呂宋島，皮納圖博火山爆發，噴出了100億噸岩漿和2000萬噸二氧化硫。這些二氧化硫在平流層形成了一層硫酸霧，遮擋了部分陽光，使得當年全球平均氣溫下降了0.5度[5]。

皮納圖博火山爆發，噴出了大量二氧化硫。圖片來源：Bigthink

保羅的追隨者們將這個設想進一步完善，並發展出一套名為「太陽輻射管理（Solar Radiation Management）」的理論體系。他們認為，通過降低地球對太陽光的吸收，可以抵消溫室氣體所帶來的升溫。

這一學派的代表人物是大衛·凱斯。這位來自哈佛大學的教授，研究了25年的氣候科學和公共政策。凱斯堅信改造地球大氣，是抵抗全球變暖的最優之選。

除了肯定保羅的「火山降溫理論」，凱斯自己也有一項有意思的論述。他提出，自20世紀70年代，西方各國加強了空氣污染治理，十幾年削減了75％的二氧化硫污染。這項舉措雖然給人民的健康帶來了的好處，但它同時降低了大氣對陽光的反射能力，從而造成了1980年至今北極氣溫上升了半攝氏度[6]。

當然，凱斯堅定地支持環保，但他也堅信二氧化硫和硫酸的降溫作用。這些含硫的微粒，懸浮在低空就是污染源，但懸在高空，就是阻擋陽光的屏障。所以，凱斯將保羅的設想進一步細化，並設計了一套具體的流程。

大體來說，就是通過改裝的噴氣飛機，將數百萬噸二氧化硫或硫酸，分批次投放在平流層或以上空間[6]。雖然，完成全部計劃預計周期長達20年，但凱斯相信自己找到了最優的投放方案。

根據凱斯的計算，完成他的這項「平流層潑酸」，需要耗費10億美元。這筆花費看似巨大，但相對於全球變暖造成的自然災害損失和農業減產（每年損失近8000億美元）來說[6]，這個計劃仍是十分划算。

當然，「上天潑酸」這事，遠沒有凱斯所說的那麼簡單，不斷有學者發出質疑。比如，凱斯的一位同僚就指出，這些含硫酸的微粒可能會與水蒸氣發生反應，加速臭氧層的破壞[7]。此外，降溫成功可能會加重厄爾尼諾現象，進而對溫帶和南美洲的生態造成破壞[8]。

「上天潑酸」這項氣候工程，不止隱患重重，而且開弓沒有回頭箭。最近有學者論證，雖然平流層加硫酸可以降低溫度，但這些硫酸雲能夠維繫的時間，可能只有區區一年，後期要定時定量的補充。如此一來，就成倍地增加了凱斯方案的成本。

更糟的是，如果硫酸的補充不及時，所引起的後果將是災難性的：已經降下來的溫度將會快速回升，以至於自然界中的動植物沒有充足的時間進行適應，大規模的物種滅絕在劫難逃[8]。

除了這些，「上天潑酸」還有一個「不良」後果：這些懸浮的顆粒，如同高空中飄散一層薄薄的霧霾，會讓天空變白。

如果這項工程實施，我們可能再也見不到蔚藍的天空了。

正版素材來源：圖蟲創意

誰來拯救人類

不論是海水撒鐵，還是高空潑酸，這些應對全球變暖的計劃，無疑是人類有史以來最瘋狂的實驗之一。

這些氣候工程的學者與踐行者們，有可能成為人類的救世主，也可能一不留神成為人類的終結者。

感受著越來越暖的冬天，眼看著慢慢漲起的海面，問題來了：我們該把自己的命運，押注給誰呢？

作者名片

排版：小爽

題圖來源：圖蟲創意

參考文獻：

[1] Stocker,T.F. et al. (2013). Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Summary for Policy Makers

[2] National Academy of Sciences, (2016). "Public Release Event: Climate Intervention Reports; Climate Intervention: Carbon Dioxide Removal and Reliable Sequestration and Climate Intervention: Reflecting Sunlight to Cool Earth」.

[3] Radcliffe, S. (2014). Geoengineering: ocean iron fertilisation and the law of the sea.

[4] Yoon J.E. et al. (2016)「Ocean Iron Fertilization Experiments: Past–Present–Future with Introduction to Korean Iron Fertilization Experiment in the Southern Ocean (KIFES) Project」 Biogeosciences Discuss., Doi:10.5194/bg-2016-472.

[5] Crutzen, P. J. (2006). Albedo enhancement by stratospheric sulfur injections: a contribution to resolve a policy dilemma?. Climatic change, 77(3), 211-220.

[6] Keith D, Wagner G. (2016).「Help cool climate. Add aerosol」Wired 2016.

[7] Anderson, J. G., et al.(2012).「UV dosage levels in summer: Increased risk of ozone loss from convectively injected water vapor.」Science, 1222978.

[8] Trisos, C. H. et al (2018). Potentially dangerous consequences for biodiversity of solar geoengineering implementation and termination. Nature Ecology & Evolution,

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