译 | 地球工程国际治理议题的背景介绍

——来自David Keith和Peter Irvine于2018年9月24日在哈佛大学气候协议项目召开的太阳辐射管理部署治理研讨会背景介绍，假设已经有一定的气候变化和地球工程科学的知识背景

SRM科学与技术的紧凑总结（截取翻译）

太阳辐射管理 (SRM，Solar Radiation Management)是比较典型的地球工程类型，通过增加反射率以减少地表接收的净入射太阳短波辐射来给地球降温。SRM技术上合理的方法包括：

• 平流层气溶胶注入，其机理源于火山活动的气候冷却效应 (Budyko,1977; Robock et al., 2013)，将硫酸盐、碳酸盐等气溶胶注入平流层，使约1％的入射太阳光反射回太空(Crutzen, - 2006; Robock et al, 2008；Keith, 2016)；
• 海洋云增白，向低层海云喷洒云凝结核（一类特殊的气溶胶），如海盐微粒，使云增白来增加低云的反照率(Latham et al., 2008; Rasch et al., 2009)；
• 卷云变薄，将冰核（另一类气溶胶）添加到高海拔卷云中，降低卷云密度，促使更多热量散失。
• 其他设想包括安装太空反射镜，增加作物或其他地表覆盖的反射率，如白屋顶等。其中平流层因其速效、相对低成本被认为是目前最经济可行、容易实现的地球工程手段 (Royal Society 2009)。

SRM改变地表反照率和辐射能量平衡，分离了全球累积碳排放和全球温升之间近似的线性关系，理论上可以实现1.5°C的目标，哪怕累积的二氧化碳已经达到了一定浓度，但仅通过这种方式达到 1.5 度目标与通过减排实现 1.5 度是两条完全不同的路径。SRM被比喻为一剂强心针，目的是为实现稳定气候购买更多的时间，实现温室气体的零排放目标。

减少SGE的不确定性需要依据气候科学和工程的基础研究：

• 工程问题：提出和开发具备实现某些特定目标的SG方案，实现目标的途径也有可能是多样的，对环境的影响更是差别甚大，例如：实现将全球变暖限制在1.5°C时，通过全球均一喷射气溶胶层还是仅冷却一个半球即可？
• 科学问题：预测一个具体SG部署的气候响应与预测其他人类活动（如空气污染）所产生的气候响应的相似性。预测过程的挑战有两种：一项特定的气候干预所致的辐射平衡（RF, Radiative Forcing）的改变以及气候系统对 RF 改变的响应。

平流层气溶胶的细节：

• 平流层气溶胶注入可以抵消一半由2×CO2浓度的辐射强迫（~2 Wm-2），并具有高可信度。
• 技术经济评估表明，由飞机向平流层喷射气溶胶抵消全球 2 Wm-2 RF 的成本低于 100 亿美元/每年。
• 通过选择气溶胶释放位置可以产生多种方案，例如可以营造均一的气溶胶层，或在高纬度、单个半球释放较厚的气溶胶层，而其他区域更薄，从而调整区域气候目标。然而这些目标会受到平流层环流的- 限制，而且气溶胶平均1-2年的寿命同样限制冷却模式的快速调整需求。
• 相比气候影响与效益，颗粒物的增加与沉降以及所导致的平流层臭氧减少所致的直接健康风险小一至两个级别。例如，同等RF的平流层和对流层硫酸盐气溶胶所导致的空气污染，前者致死率仅为后者的千分之一。

海洋云增白和卷云变薄的细节：

• 海洋云增白或卷云变薄实现大幅RF（~2 - Wm-2）冷却效应的可信度低得多。当前两类技术效果的幅度甚至符号都是不确定的，并且都受制于云的类型及分布区域，因此无法准确量化和实现具体RF冷却效应。
• 对于海洋云增白和卷云变薄，RF的空间模式可以在数天的时间尺度上调整，这种功能允许一些形式的天气矫正。
• 海洋云增白技术对于一类特定海洋边界层的云十分有效，这类云占地球表面积约 10%，因此对RF的调整是内在不均匀的。
• 气候工程估算成本和技术可行性远不如平流层气溶胶。
• 卷云变薄实质上是增加向外太空的热辐射，因此其RF的性质相比其他 SG 方法更类似于温室气体，但与温室气体不同的是其辐射效应是局部和不完整的。

SG 辐射强迫的气候响应：

• 即使净RF降为零，SG也无法消除温室气体的所引起气候变化。这是因为气候变量对来自SG和GHG的RF的响应不同，例如，若调整SG - RF使全球平均降水量恢复到工业化前的水平，那么全球平均温度将明显高于工业化前的水平。
• 证据表明，若SG在空间上均匀并且调整至可以抵消温室气体RF的一半，那么重要气候变量将在大多数地方减少，仅在陆地的一小部分中增加。非均一或局部 RF 改变，如海洋云增白，在气候响应中会产生更多的不均衡。
• 有大约一半的因 RF 改变的长期气候响应在十年内兑现，意味着快速扩大或结束SG部署将导致气候的突然变化。
• 随着总辐射强迫的增长，气候预测的不确定性相应增加，所以预测SG和GHG共同影响的不确定性可能会低于仅根据等量温室气体预测的气候变化不确定性。降低对温室气体气候响应的不确定性，也将提- 高我们对SG气候响应的理解。
• 气候变化影响的多数不确定性源于气候条件偏离了工业化前的水平。由于SG减缓多数地区多数变量的变化幅度，因此系统将更接近这些观测界限。

参考文献
Harvard Project on Climate Agreements. “Governance of the Deployment of Solar Geoengi- neering.” Cambridge, Mass.: Harvard Project on Climate Agreements, February 2019.