大卫·基思（David Keith）从未想过会接到白宫的传召。但在2001年9月，总统气候变化技术计划的官员邀请他和另外二十多名科学家参加一个名为“应对快速或严重气候变化的响应方案”的圆桌讨论会。尽管政府官员公开坚持认为没有确凿证据表明地球正在变暖，但他们却在私下里探索着各种降温的潜在方法。
世界上大多数工业化国家已经承诺通过限制二氧化碳排放来应对全球变暖，二氧化碳是导致地球大气层 trapping heat 的主要“温室气体”。然而，在2001年3月，乔治·W·布什总统撤回了美国对《京都议定书》的支持，《京都议定书》是一项规定二氧化碳排放限制的国际条约，并要求他的政府开始研究其他选择。
基思是卡尔加里大学化学与石油工程系的物理学家和经济学家，十多年来一直在研究遏制全球变暖的策略。他和参加会议的其他科学家——包括来自劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的物理学家，他们曾花费大量职业生涯设计核武器——提出了一些“地球工程”地球气候的方案。他们提出的建议是进行全球规模的调整。“我们已经无意中改变了气候，那为什么不有意地尝试平衡它呢？”退休的劳伦斯·利弗莫尔物理学家迈克尔·麦克拉克伦（Michael MacCracken）问道，他是美国全球变化研究项目的前高级科学家，曾协助组织了这次会议。
“如果他们将会议直播给欧洲人，可能会引起骚乱，”基思说。“利弗莫尔的‘炸弹专家’们正在谈论那些在大多数环保人士看来完全错误和离谱的事情。”但如今，全球越来越多的物理学家、海洋学家和气候学家正在认真考虑操纵地球气候的技术。一些人提倡使用行星空调设备，如绕地球运行的太空镜，将阳光反射回地球，或者使用能够增强云层以遮挡阳光的船只。另一些人则建议我们从空气、汽车和发电厂捕获二氧化碳，然后将其储存在地下或与化学物质反应将其转化为石头。
二氧化碳并非总是头号公敌。在过去的40万年里，大气中的二氧化碳浓度在约180到280 ppm（百万分之几，即每百万个空气分子中二氧化碳分子的数量）之间波动。但在19世纪末，当人类开始大量燃烧化石燃料时，大气中的二氧化碳开始以惊人的速度增长——在短短100年内，从约280 ppm增长到目前的近380 ppm。专家预测，到2050年，二氧化碳含量可能高达500 ppm，到本世纪末可能翻倍。随着二氧化碳含量的持续上升，地球将变得越来越热。“现在的问题是，”劳伦斯·利弗莫尔公司的大气科学家、气候变化领域的世界领先权威之一肯·卡尔代拉（Ken Caldeira）说，“我们到底能对此做些什么？”以下是一些正在考虑的地球工程方案。
1. 将二氧化碳储存在地下
可行性：10
成本：$$
风险：4
在萨斯喀彻温省东南部，韦伯恩镇（“机遇之城”）附近，一条钢管从草原下降4000英尺，直至一个70平方英里的油田边缘。工程师们每天将5000吨加压液化二氧化碳泵入这个地下空腔。目的是双重的：利用高压二氧化碳将油从储层中的多孔岩石中驱赶到地表，并将二氧化碳封存在地下。
欢迎来到世界上最大的碳封存项目。该项目被称为韦伯恩项目（Weyburn Project），于2000年7月启动，是加拿大油气公司EnCana与加拿大石油技术研究中心合作的项目。在包括美国能源部在内的十多个赞助商提供的1300万美元资金支持下，工程师们已经储存了600万吨二氧化碳，这相当于燃烧5亿加仑汽油产生的二氧化碳量。
时间线
与其他地球工程方案不同，这个项目已经开始实施，有半打以上的重大项目正在进行中。麻省理工学院能源与环境实验室的首席研究工程师霍华德·赫兹格（Howard Herzog）说，问题在于浓缩的二氧化碳供应短缺。空气中漂浮着过多的二氧化碳，但实际捕获、压缩和运输它需要成本。在美国和大多数其他国家，没有法律要求燃烧化石燃料的发电厂——二氧化碳排放的主要来源——捕获哪怕一个分子的这种气体。
前景
到2033年，韦伯恩项目将储存2500万吨二氧化碳。“这相当于一年让680万辆汽车停驶，”项目经理迈克·莫内亚（Mike Monea）说，“而这只是在一个小型油藏中的试点测试。”含盐层，即数百万年来被困在地下的大片盐水，可以储存更多的二氧化碳。人类每年向大气中排放约28吉吨二氧化碳。地质学家估计，地下储层和含盐层可以储存多达20万吉吨。
危险
在二氧化碳被注入地下之前，它被
压缩成所谓的“超临界状态”——它非常致密且粘稠，行为更像液体而非气体。在这种状态下，二氧化碳应该会以数千年甚至无限期的方式被困在地下。危险在于，如果工程师在探测石油或天然气时意外地“泄压”一个含水层。另外，二氧化碳也有可能通过地下岩石的天然裂缝缓慢逃逸，并在地下室或地窖中积聚。“如果你走进一个（充满二氧化碳的）地下室，”基思说，“你闻不到也看不到它，但它会杀死你。”
2. 从空气中过滤二氧化碳
可行性：4
成本：$$$
风险：4
克劳斯·拉克纳（Klaus Lackner）习惯于面对怀疑者。自从1999年3月，他在一次关于煤炭和燃料技术的国际研讨会上首次提出从空气中提取二氧化碳的设想以来，他就一直受到质疑。“在场的所有人的反应是完全难以置信，”拉克纳回忆道，他是哥伦比亚大学地球工程中心的物理学家。
他呼吁建造巨大的过滤器，这些过滤器就像捕蝇纸一样，在二氧化碳分子随风飘过时将其捕获。氢氧化钠或氢氧化钙——能与二氧化碳结合的化学物质——将像防冻液在汽车散热器中循环一样，被泵入多孔过滤器。一个二次过程会将二氧化碳从结合化学物质中分离出来。化学物质会通过过滤器循环，而二氧化碳则被单独存放以待处理。
时间线
拉克纳正在与工程师艾伦·赖特（Allen Wright）合作，赖特是亚利桑那州图森市Global Research Technologies公司的创始人。赖特正在开发一种风力净化器原型，但对该项目守口如瓶。他估计，一个完整的系统至少还需要两年时间。
前景
风力净化器可以放置在任何方便捕获二氧化碳的地方，因此无需运输。拉克纳计算，一个每年能捕获25吨二氧化碳（这是每个美国人每年平均添加到大气中的量）的风力净化器，需要一个大约大尺寸等离子电视大小的设备。一个高200英尺、宽165英尺的工业级风力净化器每年可以捕获约90,000吨二氧化碳。
危险
一些专家对将二氧化碳与结合化学物质分离的简易性表示怀疑，这个过程本身就需要化石燃料的能源。“空气中的二氧化碳含量如此稀薄，试图从中提炼，能源消耗的成本太高了，”赫兹格说。而要捕获人类添加到大气中的所有二氧化碳，就需要用净化塔覆盖一个至少相当于亚利桑那州大小的区域。
3. 施肥海洋
可行性：10
成本：$
风险：9
2002年1月5日，斯科里普斯海洋研究所的一艘研究船“Revelle”号从新西兰出发前往南大洋——一片将南极洲与世界其他地区隔开的寒冷、风暴肆虐的海域。在那里，科学家们将近6000磅铁粉倾倒入海，并释放了大量的仪器来评估结果。
目的是检验海洋学家约翰·马丁（John Martin）提出的一个假说。十多年前的一次讲座中，马丁宣称：“给我半船铁，我就能给你一个冰河时代。”他指的是南大洋富含矿物质和营养物质，但却奇怪地缺乏海洋生物。马丁得出结论，海洋贫血——铁含量极低，而铁是浮游生物生长必需的营养素。马丁认为，添加铁可以通过引发消耗二氧化碳的浮游生物的大量繁殖来降温。
加州蒙特雷附近的莫斯兰丁海洋实验室主任、海洋学家肯尼斯·科尔（Kenneth Coale）是南大洋航行中的首席科学家。他说，该项目是成功的，证明了相对少量的铁就能引发巨大的浮游生物繁殖。
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科学家们持谨慎态度，表示对深海环境了解甚少，无法支持进一步的大规模实验。10月份，科尔和其他科学家将在新西兰举行一个为期一周的会议，会议由美国国家科学基金会、新西兰国家水与大气研究所以及国际地球圈-生物圈计划赞助，以决定如何进行。
前景
铁肥化是迄今为止最便宜、最容易减缓二氧化碳的方法。科尔估计，一磅铁就能孕育出足够的浮游生物来封存10万磅二氧化碳。“即使该过程只有1%的效率，你只需花费一角钱就能封存半吨碳。”
危险
“仍然是一个谜的是，”科尔说，“对海洋其余部分和食物链的影响。”一种担忧是，巨大的浮游生物繁殖，除了吞噬二氧化碳，还会消耗其他营养物质。深海洋流将富含营养的海水从南大洋输送到鱼类赖以生存的地区。“一次施肥事件，为了解决大气中的二氧化碳问题，可能会带来意想不到的后果，那就是让海洋变得贫瘠。糟糕。”
4. 将二氧化碳转化为石头
可行性：7
成本：$$
风险：3
大峡谷是地球上最大的二氧化碳储存库之一。数亿年前，一片广阔的海洋覆盖在那里。富含二氧化碳的水缓慢地与其他化学物质反应，生成碳酸钙，即石灰石——至今仍是峡谷两侧粉红色的条纹。
自然将二氧化碳转化为石头的过程非常缓慢，但亚利桑那州立大学黄金水星材料科学实验室的研究人员正在研究一种加速这一过程的方法。迈克尔·麦凯尔维（Michael McKelvy）和安德鲁·奇兹梅西亚（Andrew Chizmeshya）使用蛇纹石或橄榄石，这是一种普遍存在且价格低廉的矿物，作为原料，通过化学反应将二氧化碳转化为碳酸镁，一种与石灰石相似的物质。为了启动这种被称为“矿化”的反应，二氧化碳被压缩、加热，并与原料和催化剂（如碳酸氢钠，即小苏打）混合。
时间线
将该过程扩大到处理数百万吨二氧化碳将需要大量的蛇纹石或橄榄石。一个矿化工厂将需要挖掘一座山，但麦凯尔维说，“你可以将（二氧化碳）矿化，然后将其放回原料的来源地。”
前景
矿化实际上是
一个良性自然过程的加速版本。麦凯尔维说，大峡谷中的石灰石有500英尺厚，“它在那里存在了数千年，从未给任何人带来麻烦。”
危险
每去除一吨二氧化碳大约花费70美元，
麦凯尔维认为这个价格太高了。此外，原料
和二氧化碳必须被加热到高温。“你最终会不得不燃烧化石燃料，才能提供能量来激活矿物，从而储存二氧化碳，”他说。
5. 增强云层反射阳光
可行性：6
成本：$$
风险：7
一些应对全球变暖的提议不涉及捕获二氧化碳。相反，它们专注于通过偏转或过滤入射阳光来降低温度。
在任何给定的一天，海洋低层积云覆盖了世界约三分之一的海洋，主要集中在热带地区。云在水蒸气附着在尘埃或其他颗粒上形成液滴时形成。用微小的盐颗粒播撒云层可以形成更多的液滴——使云层更白，因此反射性更强。根据科罗拉多州博尔德市美国国家大气研究中心的高级研究助理、物理学家约翰·拉特姆（John Latham）的说法，仅提高3%的海洋低层积云的反射率或反照率，就足以反射足够多的阳光来抑制全球变暖。“这将像一个反射入射太阳辐射的镜子，”拉特姆解释说。
拉特姆正与爱丁堡大学名誉工程设计教授斯蒂芬·萨尔特（Stephen Salter）合作，萨尔特正在为GPS导航的
风力驱动船只绘制草图，这些船只将航行在热带纬度，
搅动海雾。“我计划建造一支由无人驾驶帆船组成的舰队，在风中前后航行，”萨尔特说。“它们将通过螺旋桨搅动海水产生电力，我们用这些电力制造喷雾。”
萨尔特想为每艘船配备四台60英尺高的
弗莱特纳转子，它们看起来像烟囱，但起着帆的作用。电动马达使每个转子旋转，与风一起产生压力差（转子前方压力小，后方压力大），从而产生前进的推力。从转子顶部，一个叶轮会将细小的盐水雾喷入空气中。
在概念得到验证之前，萨尔特不确定需要多少艘船才能减缓全球变暖。“也许在5000到30000艘之间，”他说。这听起来很多，但萨尔特指出，在第二次世界大战期间，美国仅在1944年就建造了近10万架飞机。
时间线
拉特姆最初在1990年的一篇论文中提出了这个想法。“那篇文章反响平平，”他说。但去年年初在英国，在麻省理工学院和气候变化研究中心联合举办的地球工程会议上，他再次提出了这个概念。“共识是，许多最初被认为异想天开的想法被认为足够合理，值得进一步支持。我们的工作就属于这一类。”拉特姆需要几百万美元来测试他的想法。“以全球变暖造成的损害规模来看，这简直是微不足道的。”
前景
这个想法的好处在于，它可以轻松进行微调。“如果我们尝试了，发现了一些有害影响，我们可以随时关闭它，四五天内所有证据都会消失，”拉特姆说。
危险
一种担忧是，尽管蒸发的海雾释放的微小盐粒非常适合海洋
低层积云的形成，但它们太小，无法形成雨云。“你可能会让雨水形成的更困难，”萨尔特说。“因此，你不应该在干旱地区上风处这样做。”
6. 用镜子偏转阳光
可行性：1
成本：$$$$
风险：5
其中一个最宏伟的方案是建造一个巨大的太空“镜子”，放置在地球和太阳之间，以拦截阳光。物理学家、劳伦斯·利弗莫尔实验室高级研究科学家洛厄尔·伍德（Lowell Wood）建议使用由直径仅为百万分之一英寸、间隔千分之一英寸的铝线网格构成镜子。“这将像一个由极细金属丝制成的窗纱，”他解释说。屏幕实际上并不会阻挡光线，只是会过滤它，这样一部分入射的红外辐射就不会到达地球大气层。
时间线
伍德研究这个镜子想法已经十多年了，他认为，只有当所有其他逆转全球变暖的方法“在未来几十年内失败或严重不足”时，才应该考虑它，作为一种安全网。
前景
一旦就位，这个镜子几乎不需要运行成本。从地球上看，它就像太阳上的一个微小黑点。“人们真的看不到它，”迈克尔·麦克拉克伦说。预计植物的光合作用不会受到阳光轻微减少的影响。
危险
伍德计算，偏转1%的入射太阳辐射就能稳定气候，但这需要一个覆盖约60万平方英里——或者几个较小的镜子。将如此大的物体送入轨道将是一个巨大的挑战，更不用说极其昂贵了。
