太阳地球工程路线图：10年、3.7亿美元还是20年、14亿美元？

一家旧金山非营利组织发布了一份详细的实验路线图，介绍了这些实验、研究和基础设施，称这些资源对于太阳能地球工程的应用做出明智决策至关重要。

麻省理工技术评论可以透露。

科学家们现在已经花费了半个世纪探索通过向平流层释放反射粒子，模拟火山喷发的冷却效应，来抵消气候变化的可能性。

但即使经过数百项关于平流层气溶胶注入（SAI）概念的研究，科学界对其效果及可能影响仍存在巨大空白——且尚无系统计划来消除这些不确定性。

Reflective是一家资助太阳地球工程研究的研究机构，今天试图通过发布其新报告来填补这一空白SAI研究路线图.

“我们的使命是为世界提供足够的数据和工具，使他们能够足够快速地做出关于阳光反射的明智决策，从而产生影响，”该组织联合创始人兼首席执行官达科塔·格鲁纳说。

“我们的感觉是，世界可能需要在远比我们研究体系准备的时间更短的时间表内做出非常有影响性的决策。”

格鲁纳表示，希望这项工作能指导科学工作，鼓励慈善机构或政府机构资助高优先级工作，并“负责任地加快研究进程”。

如果所有工作协调完成，预计大约需要十年，成本约为3.7亿美元;如果不协调，预计将耗时约20年，耗资近14亿美元。

虽然格鲁纳强调Reflective并不主张采用这种太阳能地球工程，但报告确实支持进行户外实验，这些实验会在平流层释放越来越多的二氧化硫（或转化为二氧化硫的物质）以观察发生的现象。

这是一个有争议的立场。自2002年以来，已有数百名学者签署了该书一封公开信他们呼吁禁止户外实验并签署“国际不使用协议”，认为如此强大的技术永远无法在全球范围内公平地治理。

还有一些签署者认为，更多研究永远无法解决使用太阳能地球工程的最大问题之一：谁来做。

“从我的角度来看，第一阶问题并非技术性质，”荷兰瓦赫宁根大学全球环境治理教授、非利用倡议联合发起人阿尔蒂·古普塔在一次采访中告诉我最近的舞台采访.

“核心问题是：谁来控制像平流层气溶胶注入这样改变行星的技术？谁来开发它，谁来部署，目的是什么？为了服务于什么目的，服务于谁的目的？这些问题非常根本，因为这项改变行星的技术将有赢家和输家。”

“快到足以产生影响”

自2023年底格鲁纳成立Reflective以来，这家非营利组织迅速成为太阳能地球工程研究的重要参与者。目前已从多个著名慈善机构与个人并向数十个研究团队提供了约400万美元的资金。

Reflective还开展了少数自己的项目以促进研究，包括开发开源太阳能地球工程模拟器以及在线中心用于合作研究。

今年早些时候，Reflective发布了其SAI不确定性数据库该报告指出了一长串科学未知和工程障碍，这些问题需要先解决，才能推动小规模的太阳能地球工程工作。

（我曾在这首较早的作品.)

一些最大的不确定性在于，使用哪种气体或颗粒最为合理，以及它们在干燥平流层释放后会发生什么。例如，目前尚不清楚它们是否会以最大化反射率的方式扩散，还是聚集在一起迅速坠落到对流层，即地球大气层的最低层。

路线图基于数据库，突出解决大多数问题的路径。

路线图

Reflective路线图的初期阶段被称为“基础知识”，包括额外的计算机模拟研究和实验室实验，旨在揭示对不同区域、生态系统和现象（包括海洋环流模式、冰盖和作物产量）潜在影响。

报告还指出，在此阶段需要开始开发更多观测工具，以加深对平流层基线条件的理解——进而提升我们评估物质最终释放影响的能力。

第一阶段持续两到三年，耗资3000万至7500万美元，部分分析和观测工作会延续到后续阶段。

下一阶段将包括使用改装飞机，在两个季节内四次向平流层释放10公吨二氧化硫。报告称，完整的研究阶段可能耗时四到八年，费用为7000万至1.5亿美元。

在此期间的工作可能减少约25%关于太阳地球工程“冷却效能”的不确定性，即每吨释放硫磺地球冷却多少。

下一阶段的实验将大幅提升这些水平，在一个季节内释放2.5万吨二氧化硫，至少一次，也可能两次。根据路线图，这一阶段包括其他工作，将持续4至11年，预算为2.7亿美元至11亿美元，并将有效性不确定性降低约66%。

研究的最后阶段将是持续监测全尺寸太阳地球工程，前提是全球推进。目标是收集该技术实际应用的数据，更新模型中的影响估计，并发现任何“意外或不希望的后果”。

格鲁纳表示，路线图旨在作为第一版，旨在“足够具体，供人们争论”。但Reflective计划随着研究人员和其他观察者的反馈不断更新，并会通过网站上的机制邀请反馈。

她还指出，在后期阶段之间设置了坚实的“阶段门”——换句话说，如果实验显示发布未达到预期效果、显示令人担忧的负面影响或未能解决关键不确定性，研究不应进入下一阶段。

“我们的路线图之所以有这些门，正因为有些点答案是'你应该停下来'，”她说。

终止冲击

我采访的大多数观察者都同意，这些研究可以减少对太阳地球工程效果及其技术能力的不确定性。

但强调户外实验的科学重要性，并不一定能让实验更容易推进。早期提出的几项此类实验提案包括哈佛的SCoPEx以及总部设在英国的SPICE项目最终在环保人士的反对下被阻止，或政策制定者.

此外，并非所有人都同意在这些尺度上的实验能让我们达到能够做出“知情决策”的地步。

美国大学的研究教授兼法学者、国际不使用协议签署人威尔·伯恩斯担心，科学家们在全面开展太阳地球工程之前，无法理解潜在的负面影响，包括对保护臭氧层的影响和区域降水模式的变化。

“研究会给你一些答案，”他说。“我只是觉得它给你的答案并不那么相关。要得到这些相关答案，你必须大规模部署——但我认为这永远站不住脚。”

这是因为在他看来，使用这项技术将违反代际公平原则：如果世界继续排放温室气体，太阳地球工程的增加只会掩盖地球持续变暖的现象。

伯恩斯说，这意味着未来几代人——那些对其使用没有发言权的人——无法关闭它而不触发一场被称为终止冲击.

“在我看来，那会带来一个达摩克利斯之剑“他说。”所以即使你能，所谓的'证明它有效'，我认为从代际角度来看，这永远站不住脚。”

（然而，一些研究者，已经争论过终止冲击的风险比通常假设的要小——而且太阳能地球工程可以随着时间逐步降低。）

“正确的方法”

伊兰·古尔，英国高级研究与发明局（ARIA）前首席执行官，该机构是英国研究部门。资助去年完成的21个地球工程研究项目，赞扬了Reflective的路线图。

“无论你是科学家、政策制定者，还是关心公众，我们的目标都应该是尽快高效地科学地回答那些最大的问题，告诉我们这种方法是否可能奏效或永远不会奏效，”他说。

“我们都应该愿意花精力和金钱去消除这种不确定性，所以我认为Reflective采取的方法百分之百是正确的。”

塞巴斯蒂安·伊斯特姆，伦敦帝国理工学院可持续航空副教授，领导着ARIA资助的研究项目探索另一种工程制冷方法时，他同意反思路线图中描述的户外实验无法解决所有未知数。

但他表示，这张地图有助于开启关于如何在气候危险不断升级的情况下，关于如何做出具有潜在利害的工具使用决策的讨论。

“他说：”每一个艰难的决定都是在未解决的不确定性背景下做出的。“”这就是事情的本质。”

伊斯特姆补充说，超越计算机模拟，解决一些关键问题已变得至关重要，他认为适当设计和执行的户外实验能教给我们远远超过数百万小时的计算处理时间，“以至于说'永远不可能有任何实验'几乎变得不负责任。”

他说，风险在于“我们可能会一遍又一遍地重复同样的计算模拟，徒劳无功”。这可能会阻碍研究人员了解平流层气溶胶注入的有效性或危险性。

权衡风险

格鲁纳表示，需要考虑太阳能地球工程可能加剧不平等的风险，但也指出，不受控制的变暖也威胁到发展中国家的不成比例的伤害。

她还承认户外实验无法完全解决科学未知，但强调它们能解答很多问题——而且环境风险较小。她指出，10吨二氧化硫仅为全球航空业每天排放到大气中的不到2%。

“有些人会对任何户外实验的讨论感到不适，但如果我们希望做出基于良好科学的决策......那么这些问题就必须通过实验来解决，”格鲁纳说。

她担心气候变化日益加剧的危险将对各国及其他相关方施加越来越大的压力，促使他们推进太阳能地球工程，即使没有人做必要的研究来减少科学不确定性并解决技术挑战。

“我们不认为另一种选择是决策根本不会发生，”她说。“我们认为另一种选择是决策在恐慌或缺乏证据的情况下做出。”