TEDTalks---David Keith :人工气候改造

David Keith :人工气候改造

大家可能都看過無數份關於氣候變化的報導，這裡我給大家看一篇刊於1953年的《紐約時報》的報導，它的內容跟你看過的此類報導大同小異。


為何我要展示這篇報導？我們事實上早在50年前已經知道有氣候變化這一現象，可是直到近來有了《京都議定書》，還有許多政府要員的關注，人們才開始認真的談論這一問題。那我們是不是已經走在尋找解決問題的路上了？回答是否定的。過去十年裡我們也在討論氣候變化的問題，可是卻從沒有在行動上邁出一步。


這副圖顯示出大氣中CO2含量的變化，你也許還未曾見過這個圖片。圖上的紅色曲線顯示我們的碳排放在以極為驚人的速度在增長，甚至比過去幾年人們憂慮的最壞的增長還要嚴重。懷疑論者會說，那是環保人士誇大其詞，而事實是我們現今的碳排放的數量比那還要厲害。


這幅圖片顯示10天前的極地冰川融化的狀況，而事實上那裡冰塊融化的速度要遠高於我們的模型的預測。


儘管許多像我這樣的氣候專家還時常做飛機去各地做調查，我們的政治家們忙於簽訂各種協議，可是也許你會得出一個結論，即所有這些行動都只是帶來負面效果，因為這一切都只是消耗了更多的燃油罷了。不，請莫誤會。要講到實際解決問題，我們還未邁出第一步呢！

我不是要打擊你們的士氣——我的意思是這一問題是完全可以解決的，並且可以以一種廉價的方式來解決。當然，這是相對於我們的軍事開支而言，而非相對於醫療開支而言。它只需耗費幾個百分點的GDP就能得以解決。大家要看到這個規模的重要性。我們完全可以以一種理智的方式解決這一問題，比如使用其他方式來生產電力（電力的生產直接導致43%的新增CO2排放），提倡節約，使用風力、核反應來製造電力。我們所欠缺的是花大力氣大範圍的推廣這樣的方式，並且馬上這麼做。但是我們卻還只會誇誇其談。

可是這不是我今晚要講的中心話題。

我要講的是圖中的中間那一塊，即“地球工程”——假如我們今天不採取切實的行動的話，未來我們將不得不走這條路——它剛好介乎人類改變氣候與適應氣候變化兩者之間，這點非常重要。不錯，我們確實可以居住在一個氣候更暖的環境裡，可問題不那麼簡單，總是會有贏家也有輸家。不過對於生活在極地的北極熊來說，它們就只會成為輸家，它們沒有其他的選擇。


好了，讓我簡單闡述一下“地球工程” 可以如何操作。只需把一些硫化物投放到外層大氣中，就可以把太陽光折射開去，使得地球涼下來。我可以十分肯定的告訴大家這樣的辦法是完全有效的。當然也會有副作用，而事實上我們已經有過這樣的體驗，不過那不是我或其他科學家幹的，那是上個世紀90年代早期的時候，Pinatubo火山暴發，噴湧出大量的硫化物，並上升到大氣平流層，還生成一種像蘑菇雲那樣的煙雲。這次火山噴發的影響甚大，圖上看到，經歷過火山暴發以後，平流層的大氣溫度會上升，而表層大氣的溫度則呈現下降趨勢。


不過這樣的人工干預的辦法也似乎充滿神秘感。其實不是的，具體的運作過程也許會包含諸多細節，也會有某些副作用，比如對臭氧層構成損害。但是大家要看到， 這樣的方法是最快的。要看到，假如用減排的方式來抑制氣候變化的化，我們要建立一整個硬件架構，並且這樣做非常慢。此外，即使你減排成功了，也不能降低大氣中CO2的濃度，因為那是幾十年來沉積下來的。我們人類總會有某些時候會希望以最快的方式來解決問題。

可能有人問，這樣做真的能遮擋太陽光，並逐步的使得地球大氣CO2含量恢復到原本的狀態嗎？答案是肯定的。


上面這個圖上顯示的是大氣中CO2濃度上升到原本的兩倍時地表平均溫度的分佈，下面這圖顯示使用“地球工程”擋住1.8%的太陽光以後CO2濃度上升到原本兩倍的地表溫度分佈。從圖上可以看出，通過“地球工程”我們是可以將地球氣候恢復為其原貌。


這又是一份陳年的報告，它於1965年呈現在約翰遜總統的辦公桌上，那時我還僅僅兩歲。它提到的科學理論和我們今天講的完全一樣，唯一不同的是它提倡“地球工程”的做法，而隻字不提減排。我不是說我們不需減排了。請不要誤會，我們必須減排。 ——所以說“地球工程”的想法不是什麼新鮮事。


真正帶有新鮮感的是這篇文章：


從1965年約翰遜總統桌面上見到那份報告之日起，一直到1990年，人們都在議論這一建議。雖說此一提議並非十全十美，卻還是值得討論。可是到了90年代，氣候變化成為一個熱門的政治話題，人們基於“政治正確”的考量不再對此發表議論，這個話題也就從公眾的視野裡消失。去年，克魯遜再次發表文章談論同樣的問題，內容與幾十年前的報告大致相似，不過是加入了一些數據，並總結了我們在此間取得的進展。這一次由於他因研究臭氧層化學而獲得了諾貝爾獎，人們又開始認真的看待這一問題。雖說“地球工程”會給臭氧層帶來影響，可是克魯遜有辦法消彌這樣的影響。


現在全球的媒體都在報導一則“奇愛博士拯救地球“(Dr. Strangelove Saves the Earth) 的新聞：

這一報導勾起我的思索。我躺在床上，看見了我孩童時的玩具(radiometer)：


我在想，是否有可能應用同樣的物理原理使發射到平流層的硫化物粒子懸浮於其間？這麼想一來是因為硫化物容易下沉，二來它們會積聚在臭氧層，而我只希望把它們放在臭氧層以上的大氣空間。第二天我起來做運算，可那是非常困難的，我簡直呆了。但我又發現，由於這樣的難題人們在自然大氣中碰到過，並對此有過研究，並且發表了各種專題論文。人們已經找到一種懸浮於大氣中間層（比臭氧層高幾百公里）的粒子能發揮這樣的作用。


在此，我想用最簡單的語言向大家描述“地球工程”是如何發揮作用的。


太陽光射到粒子之上，受光的一側會變得更熱，背光的一側會變得更冷。從更熱的一側飛出的氣體將會有較大的速度，並使之偏離太陽。此即photophoretic force. 當然還有其他的解說的版本。我們的這一解說也有可能是錯誤的，因為它尚未得以在學界獲得討論，我們還在著手建立相關的理論。但我們認為這個解說是成立的。由於粒子可懸浮於平流層——或者事實上也可以直接將其投放於大氣中間層，從而避免對臭氧層構成損害——這樣的粒子可長期停留於大氣當中。當然這麼做也會帶來一系列的其他問題。這個我後面還會講到。


此外，我們可以把這些粒子集中投射到南北兩處極地的上空，從而最大程度的降低對其他地區（也就是我們生活的地區）的影響。而降低兩極溫度也是我們必須做的，假如我們不希望災難發生的話。

這是我最新的想法，比單純的投放硫化物要聰明多了。不管這個想法對錯與否，我認為我們總能夠找到一種更可行的辦法。要是全世界的科學家和工程師們都認真的研究這一問題，我們將真的有能力去改變這個地球。


科學給予我們一個槓桿，我們可以用來挽救地球：


科學以及工程技術的進步給予我們越來越多的改變地球的可能，不管我們情願與否。由於我們對整個系統的運作模式的認識正在加深，同時也發明出更優的工程器械，此一點一滴的進步為我們提供了可以控制整個星球、天氣和氣候的工具，這不是說我們科學家有預謀這麼做，或者我們想這麼做。


我們設想一下有一天外星人降臨地球，來到紐約聯合國總部——或者他們會選擇其他更好的地方，他們給人類送上一個箱子。那個箱子有兩個鎖扣，其一是“控制全球氣溫”，其二為“控制CO2含量”。可以想像，人們會為爭奪這個箱子而大打出手。因為我們不清楚到底該作出哪一種選擇——我們沒有一個全球的政府。不同的人會作出完全不同的選擇。不過放心，這樣的事情不會發生。


但是我們世界各地的科學家和工程師事實上是在實驗室裡化零為整的建造這樣的箱子。也許他們完全無意於此，或者還會認為自己是在為保護環境而作出貢獻。他們也許對於“地球工程”這樣的東西不感興趣，只不過是研發出使人類更易於作出這樣的實踐的工具。但我本人不想做這樣的事，從來沒這麼想。不過我認為我們要把這樣的事情放到陽光底下進行討論，因為我們遲早都會面臨這樣的選擇——我們要認真的思考這個問題，或者起碼得細想為何我們不該這麼做。


接下來我將闡述兩種關於這個問題的不同的切入視角。我最初接觸這一問題也是這麼開始的。但是我們現在需要的不僅僅是像我這樣的特立獨行的科學家，我們需要音樂家、科學家、哲學家、作家一同參與到關於人工改造氣候的討論中來，仔細分析其潛在的後果。


其一，我們不去減排，而直接採取人工改造氣候的措施，因為這樣做非常廉價。事實上你只需要0.001%的GDP投入，就已經有可能製造出一個新的冰河時期。掌握在我們手中的槓桿的威力是巨大的。儘管這並非好的主意，我只是向大家展示這個槓桿力量之大。並且這是有據可依的，你可以說那不過是瘋子才會做的事情，可是我們手上的槓桿確實是有如此大的威力。


於是，我們只需依靠“地球工程”來解決問題，而不再採取減排措施，要是CO2濃度再次攀升，我們就增大氣候改造的範圍。但是沒有人會真的這麼想。因為在那種預設之下，大氣中CO2的濃度會變得越來越大，同時也會導致海水酸化。我想除了一兩個怪胎以外沒有人這麼想。


其二，我們不搞“地球工程”，只是從現在起致力於減排。可是我們不知道該以何種速度實施減排，也不知氣候變化去到何種地步時將變得使我們無法承受。好吧，就算我們確確實實的去實施減排的計劃，到了幾十年後的某一天，比方說2075年10月23號，我們終於熬到了CO2濃度由巔峰開始下降的那一天。而事實上那時候氣候變化的惡果才真正顯現出來。那時人們將發現格陵蘭島的冰塊正在已驚人的速度在融化，使得海平面比現在升高幾米，把諸多大城市淹沒於水底之下。注意，這是完全有可能的。那時儘管人們對“地球工程”心存顧慮，在道德上也不太願意，卻遠比不這麼做來得實惠。


所以說“地球工程”是一種“風險控制”，而非代替我們（減排）的行動。其言下之意是通過“地球工程”的手段避免即將發生的災難，卻不是以此替代行動。


不過這樣的看法太陽有毛病。


當人們知道用“地球工程”的手段可以扭轉乾坤時，他們就不再會認為氣候變化有太大的影響，進而在減排方面也不會投入足夠的精力。經濟學家稱這一現象為“道德危險”(moral hazard)，我想人們一直迴避這個問題也是這個緣故。


可是，把問題藏在抽屜裡並不能使問題得以解決。


最後我向給大家留下三個問題，然後我就結束這次演講。我們是否應該對此作嚴肅的研究論證？是否該有一個全國性的研究項目專門探討這一問題？不但要研究怎麼做，更重要的是研究問題的兩面，搞清楚此一方案的危害和負面作用是什麼。現在只有極少數的科學家在討論這個問題，他們分處兩個陣營，可是這是一個相當危險的狀態，因為我們對於此事物的認識還不夠深入。假如有人資助這樣的研究的話，也許我們會知道得更多。我們這班科學家裡頭——包括我——認為我們該這麼做（“地球工程”），可是我是有所保留的，最主要是為“道德危險”所製約，可惜我不知道如何才能跳出這個制約。你一開口說氣候改造的方案，人們就會以為他們無需作出減排的努力了。


另外一點，我認為也許我們需要一個國際公約來規定由誰實施“地球工程” 的工程。現在人們也許會認為只有像美國這樣的大國會這麼做，可是30年後，中國騰飛起來了，她覺得無法消受氣候變化帶來的種種惡果，中國也會對氣候改造發生濃厚的興趣，而不去理會這麼做的“道德危險”。他們會認為氣候改造更符合他們的利益。所以我們需要一個對此作出規定的國際公約。


最後我想引用25年前美國國家工程院的一份報告裡的一段話結束我的演講：“大氣中CO2增多這一氣候問題正催生出一大批新技術，使得我們能夠降低碳排放。 而我認為，它同樣也會迫使我們思考氣候改造的問題，不管我們情願與否。我們現在必須認真考慮這樣的可能，哪怕最終結果是我們決定不這麼做。“


謝謝大家。