气候变暖的话题跟地球越来越暖的温度一样，成为一个愈发“热”的话题。目前，仅靠大气减排可能已经无法阻止气候变化的趋势了。过去几十年，科学家们提出了不少改变地球环境气候的设想，这种通过大规模改造地球环境来降低地球温度的设想被称为地球工程，或地球气候工程。这些设想中有些是异想天开，如同科幻小说一样，极具争议。但近年来形势严峻，让科学家们不得不认真考虑这些设想的可能性。

气候活动家凯利·旺瑟（Kelly Wanser）曾在2019年的TED演讲中提出：是否可以利用“海洋云增亮”等气候工程项目，减少全球变暖的趋势。

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凯利旺瑟（Kelly Wanser）是非政府组织SilverLining的执行董事。这个组织专注于应对未来气候变化的地球工程研究，它希望连结政府、科研机构，并向大众普及未来气候的影响和可能的应对措施等。同时，凯利也担任美国华盛顿大学“海洋云层增亮”科研协作项目资深总监。

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两个效应

大气排放对地球气温的影响主要造成两个截然相反的效应。第一个效应是温室气体浓度的增加导致全球气候在变暖，这个过程有点像人体的发烧，如果温度继续升高会导致十分严重的后果，比如冰川融化、海平面上升等;第二个效应是科学家们发现人类排放的气体影响了云层，云层越亮，太阳光反射率就越高，高亮的云层把光线反射回太空，从而降低地球温度。

美国太平洋西海岸海洋云层卫星图像

美国国家航空航天局对地球大气的模拟图显示了云层和粒子在地球上的移动情况。明亮处是云层中粒子反射阳光的部分（供图/王治钧）

无心插柳的云层增亮降温法

在右侧美国太平洋西海岸海洋云层卫星图像中，云层中的条纹是船只排出的废气造成的，这些气体中的硫酸盐等微粒与云层混合后，会暂时使云层变亮，而明亮的云层会把更多的太阳光反射回太空，这样会使温度降低。这种降温效应在海洋云层中最明显。

实际上，很多包含硫的排放物都可以使云层变亮，比如煤、柴油废气、森林火灾等排放出的气体粒子都有冷却效应，在某种程度上起到降温的作用。不过，这种效应有很大的不确定性，因为我们无法知道降温的程度，而这也是我们很难预测气候变化的主要原因之一。

早在2015年，科学家就评估了这种快速降温的可行性。按照他们的估算，如果能把云层的阳光反射率多增加1～2个百分点，就可以使地球降温2℃或更多。

海洋云层覆盖着地球表面约20%的面积，这能反射大约30%的太阳总辐射，而且云层也能直接令海洋表面冷却，所以一些科学家就有了治疗地球“发烧”的一个急诊思路：向海洋上空注入某种反射光粒子，或向天空喷洒盐水来照亮沿海云层，从而为“发烧”的地球降温。

海洋云增亮計划

海盐雾的初步设想：理论上可行且不唯一

这是英国气候学家约翰·莱瑟姆提出的一种方案：使用一种天然的微粒来源——海水中的海盐雾，从船上喷射到海洋上易受影响的云层中。

据其模型研究显示，只需在10%～20%易受影响的海洋云层中部署“海洋云增亮”，就可能抵消2℃的升温，甚至还能通过云层变亮来减少海洋表面温度上升引发的影响。比如，在大西洋海湾等地飓风季来临前的几个月，用此方法降温，可以降低飓风的威力。另外，这种方法还可以使一些过热的珊瑚礁海域“冷静”下来，典型的案例就是为澳大利亚的大堡礁降温。

但这个设想目前还只是停留在理论层面，并且不是唯一一种用来提高太阳光大气反射率的方法。

火山爆发启发了科学家发射平流层颗粒的设想

发射平流层颗粒设想：太多的不确定因素

这个设想源自1991年菲律宾吕宋岛皮纳图博火山的爆发。当时，火山爆发释放了大量颗粒物质，约有1700万吨的硫酸盐进入平流层。这些悬浮颗粒随着大气水平运动扩散到全球各地，使云层变亮，阳光反射率提高。在此后的大约2年内，地球温度下降了约0.5℃。这次降温导致1992年北极冰层覆盖率显著增加。然而，在随后几年，随着这些粒子落回地面，冰层覆盖率也随之下降。

这种现象给诺贝尔化学奖得主、荷兰大气化学家保罗·约瑟夫·克鲁岑提供了灵感：以可控的方式将粒子播撒到平流层，让随之形成的云来减低阳光入射量，冷却地球。

这张来自美国国家大气研究中心的对比图显示了直到2100年地球表面的温度变化。左边的黄色显示了按目前趋势到2100年地球表面温度变化的情况，而右边的则是模拟2020年微粒被逐渐播撒到平流层，并持续操作到2100年的情况。可以看出，到2100年，这种干预可以让地球表面温度接近目前的水平，如果不干预，温度则将上升超过3℃。

干预与否状况下的2100年地球表面的温度的对比图

地球工程实验项目：急需资金和政策支持

近年来，越来越多的学者开始进行一些试验来验证运用地理工程技术给地球“降温”的可行性。

哈佛大学进行的SCoPEx实验，全称“平流层控制扰动实验”。这个实验的第一阶段计划在美国西南部上空20千米处进行可操控大气球飞行实验，用大气球向平流层释放2千克硫酸盐、碳酸钙和水，形成一条长1000米、宽100米的管状云带，大气球在推进器引导下闯过这片人造云，传感器会监测研究颗粒密度、大氣化学和太阳光发散等实验的物理效应。

平流层控制扰动实验（供图/王治钧）

哈佛大学的实验人员认为他们能妥善管控这个气候干预技术，但是环保组织和一些批评者认为这项技术会引起污染，导致灾难性的连锁反应。为了缓解各方面的恐慌情绪，哈佛SCoPEx项目组放慢了实验步伐，在2019年年中成立了一个独立专家委员会来评估项目风险，并吸纳政府和各方的意见。

一群硅谷的退休工程师在华盛顿大学提出了另一项实验的思路：向陆地和海洋的云层中喷洒一层细盐水雾。

为实现这样的实验，科研人员需要先开发出高速喷射喷头，这种喷头每秒钟可以喷发3万亿微小颗粒，每一粒有80纳米大小。然后将大量喷头集束装配在类似造雪机的喷撤器上面。一旦这些基础设备就绪，就可以在沿海地区进行初步的测试，最终的成规模测试将会在海上进行。

实验所需的高速喷射喷头（供图/王治钧）

想法虽好，但因为缺乏资金，他们可能需要10年时间来逐步验证和研究实验所需的全套喷洒系统。

为了找到让气候恢复正常的解决方案，为保障一个安全的未来，我们需要净化人类工业和消除二氧化碳，从现在开始研究应对地球“发烧”急诊所需的“医疗”方案，评估气候工程的能力、局限和风险，以便在未来有可能发生的紧急状况下做出明智的决定。

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虽然很多科研人员都在努力，试图找到类似的地球工程解决方案，但这些很前沿的实验性项目，面临的问题大都是资金缺乏和政策支持。

最近的科学报告预测，未来几十年，地球的发热趋势可能会到达某个临界点，到时人类再想扭转自然系统的趋势就很难。

好在一些国家已经开始注意到这些问题，并开始试探性地提供资金支持。比如，美国在2019年12月底首次同意拨付400万美元给国家海洋和大气管理局，用于平流层大气监测和相应的气候工程研究工作。