无论我们是否愿意，人类正在改变气候，而最近对环境科学预算的削减表明，我们不应期望美国近期会大幅削减碳排放。但是，尽管联邦科学家在预算提案中避免使用“气候变化”等词语，有一个词却在媒体中反复出现：地球工程。
三月下旬，几篇新闻文章暗示白宫可能对地球工程感兴趣——即大规模、有计划地“操纵”气候，以“暂停”全球变暖最严重的影响。尽管这些文章似乎是基于纯粹的猜测（并受反地球工程运动的推动），但它们受到了一个计划于 2018 年启动的现实世界研究项目的启发。
明年，哈佛大学物理学家 David Keith 和他的同事们计划向平流层喷洒少量水蒸气。虽然他不会进行任何实际的地球工程，但目标是观察这种人造云能将太阳能量反射回太空的程度，阻止其加热地球。
故意操纵气候的想法是一个有争议的话题，一些环境科学家甚至不赞成进行此类可行性研究。但随着其他类型的气候倡议的枯竭，地球工程似乎正在获得动力。
地球工程如何运作？
我们汽车和发电厂排放的温室气体非常善于捕获热量。当阳光加热地球时，这层二氧化碳、甲烷和其他吸热气体的“毯子”阻止了地球将部分热量散发到太空。结果是，全球气温正在升高。
地球工程可以通过两种方式来尝试降低全球温度。第一种是通过捕获碳，无论是通过种植吸收二氧化碳进行光合作用然后将其储存为食物的森林，还是通过从空气中提取碳并将其储存在地下的工业技术。但科学家们尚未完善这些技术，而且它们不像第二种方法那样能快速起效，第二种方法通过将阳光反射回太空来减少热量。一些科学家认为，这可以通过向大气中播撒闪亮的粒子、额外的云层或太空镜来实现。
Keith 的团队计划在明年尝试第二种策略，届时他们将发射一个高空气球到 12 英里的高空。到达预定高度后，气球将在约半英里长、约相当于一个美式足球场长度宽的空间内喷洒最多两磅的物质。然后气球会返回穿过喷雾，监测粒子之间的相互作用、它们在大气中的分布以及它们散射光线的效率。
最初，Keith 的团队将从喷洒水开始。在后续的尝试中，他们可能会释放无毒的石灰石粉尘和/或硫酸盐，但只释放极少量。英国《卫报》的一篇评论文章指出，如果他们决定测试硫酸盐，他们释放的物质将少于一架商用飞机在一次飞行中通常排放的量。
Keith 表示，该项目在任何时候都不会试图降温地球，这些测试也不会对人类或环境造成任何风险。
“这项实验足够小，足够无害，不会影响天气和气候系统，”国家大气研究中心的气候分析师 Kevin Trenberth 同意道，他并未参与 2018 年的实验。
相反，这项研究旨在探索地球工程的潜在风险和益处，以及如果我们尝试它，它会起多大作用。
它真的会起作用吗？
当菲律宾的皮纳图博火山爆发时，它向空中喷射了 1700 万吨二氧化硫。这些粒子在高层大气中传播，并将部分阳光反射回太空，导致全球温度暂时下降了约一度华氏度。（作为参考，预计到 2100 年，全球温度将升高 0.5°F 至 8.6°F。）
得益于此次和其它火山爆发，科学家们有信心向大气中添加颗粒物可以为地球降温。但其他细节仍悬而未决。哪些反射材料最好？我们需要多少才能产生某种效果，以及如何将这些量输送到平流层？这会对世界其他地区产生什么影响？
Keith 的研究将开始尝试回答其中一些问题。来自项目网站
Keith 表示：“太阳地球工程可能有用，也可能无用，来降低气候变化的长期风险。我认为有足够的证据表明它可能有用，因此我们应该有一个认真、国际化、开放获取的研究项目。”
可能会出现什么问题？
过去几十年的经验证明，操纵气候可能带来意想不到的后果。同样，1991 年皮纳图博火山爆发的降温作用，据推测可能引起了降水模式的改变，导致密西西比河沿岸洪水泛滥，非洲萨赫勒地区干旱。一些模型研究表明，地球工程可能会导致类似的干扰。
当这些副作用跨越国际边界时，它们可能会特别令人担忧。例如，如果美国使用太阳地球工程来试图控制变暖，而俄罗斯随后发生干旱，俄罗斯可能会指责美国导致其农作物歉收，即使原因不明。
Trenberth 说：“困难之一在于，你永远无法确定本来会发生什么。你需要有一个好的模型来预测本来会发生什么，以及一个在做出准确预测方面有良好记录的模型。”
1972 年 6 月，南达科他州拉皮德市的研究人员在进行人工增雨试验时，不久之后，一场倾盆大雨摧毁了这座城市。“最终打了一场官司，”Trenberth 说。“大多数评估认为这本来就可能发生。他们可能稍微改变了雷暴的位置，但结果他们惹上了严重的法律麻烦。”
故意降低太阳光照还可能损害植物和太阳能发电，因为它们依赖于入射的阳光。而且这种方法对因大气中过量二氧化碳而正在酸化的海洋没有任何帮助。
Trenberth 说：“入射的太阳辐射会加热地球并驱动所有天气系统。它是整个水循环——蒸发和降水等等——的驱动因素……肯定会有副作用，其中一些副作用可能很大。”
反对 Keith 的基本地球工程研究的另一个论点是，这可能是一种滑坡，导致全面实施地球工程，或者它可能被用作反对减少排放的理由。
这是 Keith 也一直担心的事情。如果政客们大力推动地球工程，同时削减其他气候研究的资金，即使他也不会支持。
那么，我们为什么还要考虑尝试这个呢？
即使我们明天就把排放量降为零，碳循环也需要时间来重新平衡，而且世界将继续变暖几十年。冰盖将继续融化，海平面将继续上升，动植物将进一步与自然脱节，干旱将加剧。尽管这只是一个临时性的解决方案，但太阳地球工程有可能迅速降低地球的“发烧”。
Keith 说：“下一代将在 2040 年或 50 年左右做出关于此事的决定。问题是，我们是否有一个研究项目，能告诉人们它工作得好坏、风险有多大，以及如何管理这些风险？如果我们有一个像样的研究项目，我认为我们可以为下一代提供更多信息来做出更好的决定。”
Keith 的团队已将太阳地球工程纳入 CO2 模型以估算其影响。他们发现，如果到 2050 年左右排放量降至零，并且向大气中注入足够的物质以将变暖速度减半，那么 90% 的世界地区降水变化将减小，99% 的地区温度变化将减小。
但这些只是模型，所有模型都有局限性。Keith 说：“我们需要了解更多。我们可能会发现，有一些深层原因导致它不起作用——那样的话，我们就不能做。”
前进的最佳路径是什么？
防止世界过热的最佳方法是减少碳排放。但这需要技术发展和政治动力，而且效果不会立竿见影——这就是为什么科学组织，如美国国家科学院、英国皇家学会，甚至一些环保倡导组织，都开始将地球工程视为一个潜在有价值的工具——但它需要进一步研究。还需要就地球工程是否、为何以及如何实施进行国际讨论。
Keith 也在推动这两件事。
Keith 说：“我不是在推广什么宏伟计划。我的意图是推动一个更大规模的、主要由环保界拥有的国际开放研究项目。这不应该由我来决定。”
