【科技.未來】極端氣候迫在眉睫 以地球工程放手一博?

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今年夏天,多國再受熱浪侵襲,法國在6月錄得攝氏46度,創史上最高溫紀錄;比利時、德國和荷蘭亦錄得破紀錄高溫;日本上月最後一周內更有57人因高溫死亡。

在減排未有進展下,氣候變化影響愈見明顯而凌厲,近年愈來愈多科學家投身研究一種風險極大的應對方法——地球工程(geoengineering),希望以人為干預氣候應對氣溫上升。

當我們有能力操控氣候時,還有必要談減排和轉型再生能源嗎?

本月初,歐盟旗下的哥白尼氣候變化服務項目(C3S)公布數據,上月打破紀錄成為史上最熱的月份。C3S負責人泰波(Jean-Noel Thepaut)在聲明中預期:「隨着溫室氣體持續排放並影響全球氣溫,紀錄將在未來繼續被打破。」

與此同時,大氣中的二氧化碳濃度自1994年以來上升了15%;排放量在去年更創史上新高。聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)指出,若要阻止全球溫度比工業革命前水平上升不多於攝氏1.5度,溫室氣體年排放量必須於2030年前減至2010年水平的一半。聯合國又在去年11月的《排放差距報告》中呼籲,「需要所有國家史無前例地緊急行動」。另有多個研究指出,冰川消失之快,或已無法單靠減排來阻止,光是南極洲思韋茨冰川(Thwaites)溶化就足以令全球水位上升50厘米。

近月全球多國受熱浪侵襲,是又一次極端氣候變化的警示。(Getty Images)

模仿火山爆發降溫

英國政府前首席科學顧問及地球工程支持者David King在去年一個會議上說:「時間已經不再站在我們一方。我們未來十年所做的,將會決定人類未來一萬年。」

雖然King有份協助通過《巴黎氣候協定》,但他已不再相信單靠減排就足以逆轉氣候變化。他現時正在劍橋大學籌組氣候修復中心,將研究使用一系列技術控制太陽照射,例如在平流層噴灑硫化物的氣懸膠體,以及派船到兩極從海中抽取鹽分,再泵到上空雲層使其變得更亮更反光。這些方法都是所謂的「太陽地球工程」(solar geoengineering),又名太陽輻射管理(SRM),基本概念是主張可以用飛機、氣球或極長喉管,在大氣中散播粒子,反射陽光到地球外,從而為地球降溫。

太陽地球工程原理。(香港01製圖)

類似概念早於上世紀六十年代已有人提出。1965年,美國總統詹森(Lyndon Johnson)的科學顧問委員會就警告,或需要增加地球反光度,以抵銷溫室氣體排放上升,並建議在海洋中灑下反光粒子。在往後數十年,這概念和論文曾在一些科技會議上出現,但都未獲重視,直到2006年諾貝爾化學獎得主Paul Crutzen公開支持反射陽光的研究,才扭轉此一情形。Crutzen以研究臭氧層破洞而獲頒諾貝爾獎,深知二氧化硫對臭氧的禍害。換言之,他認為氣候變化危機已經大到值得探索一種可能會造成其他嚴重禍害的方法。

科學家希望這些空中粒子氣團能夠發揮如火山爆發塵埃般的作用,阻礙陽光照射,從而控制氣候變化。1991年菲律賓皮納土波火山爆發,全球氣溫在隨後兩年間下降了攝氏0.6度。

目前所知,只有兩個太陽地球工程實驗曾實地測試。美國哈佛大學的SCoPEx計劃很想成為下一個走出實驗室的團隊,他們希望本年內在美國新墨西哥州發射一個裝有推進器和感應器的氣球到20公里上空,然後在約1公里長的路線上釋放出100克至2公斤碳酸鈣(calcium carbonate)粒子。氣球接着會在這煙團中飛行,用感應器量度這些粒子如何擴散、與其他物質如何互動、反射陽光程度等。這項預計歷時十五年的計劃,或可降溫攝氏0.3度。

1991年菲律賓皮納土波火山爆發,噴射了約2,000萬噸二氧化硫到1.2萬米高空,往後15個月地球降溫了約攝氏0.6度。(wikimedia commons圖片)

逆轉暖化各施各法

當減排進度堪虞,沉寂一時的地球工程似乎是終極後備方案。不少國家和學者開展了地球工程研究,進路各有不同。美國的水上雲層增亮計劃(MCBP)想在低大氣層噴鹽水,令海洋上空雲層更反光;澳洲團隊研究以類似方法幫大堡礁珊瑚「遮蔭」,防止它白化(bleaching)。

反射陽光是地球工程傳統上兩大方向之一,另一個方向是「碳捕集與封存」(carbon capture and storage)—從大氣中直接吸收二氧化碳並封存。科學家以大型風扇、向海洋施鐵肥、生物碳等不同方式,抽取和捕集空氣及發電廠產生的二氧化碳,封存於地底或海底,以收減排之效。

各種地球工程方法(香港01製圖)

也有科學家從兩極着手。去年3月,《自然》(Nature)期刊一篇評論便提到有科學家計劃在格陵蘭海床建牆,阻擋冰川在海底接觸暖流而溶化,預計可延長冰川壽命四百至五百年。評論還建議鑽挖至冰川底部泵入冰水,防止其底部溶化流入大海,並抽走水分或以鹽水循環冷卻,減慢冰川滑走;或興建人工島加固南極洲冰川,減少溶化倒塌。上月中,《科學進展》(Science Advances)刊登的一項研究更聲稱,可抽海水製成7.4兆噸雪,噴灑到南極洲的冰川加固。

在國家層面,中國科技部在2015年開展了太陽地球工程研究,該研究項目為期五年,計劃斥資逾1,400萬元人民幣,主要研究相關科技的後果、政策和監管,不包括技術開發和戶外實驗。歐盟也支持了太陽輻射工程限制氣候轉化的影響與風險(IMPLICC)計劃。

伴隨龐大環境風險

地球工程研究至今幾乎都只限於使用電腦軟件模擬成效或在實驗室內有限測試。SCoPEx首席研究員Frank Keutsch坦言:「太陽地球工程可能看起來很吸引,但也有不少風險和不確定之處。我們需要測試那些假設,例如使用什麼粒子會令太陽地球工程損害臭氧層,或對平流層的動態有負面影響。」

更嚴重的是,雖然一些模擬研究顯示太陽地球工程的確可降低地球溫度,但可能帶來龐大的環境風險。抑制太陽照射或會令天氣出現巨大變化和改變降雨規律,現時20億人口賴以生產作物的亞洲季候風或許會因而消失。

地球工程風險龐大,或影響季候風和農業。(Getty Images)

美國加州大學柏克萊分校農業經濟學家Jonathan Proctor去年在《自然》發表了首個就地球工程對農作物影響的研究,發現皮納土波火山和1982年墨西哥艾齊瓊火山爆發後,農作物的產量均有下跌。此外,工程一旦開始就不能隨意終結,否則生態系統會無法適應突如期來的轉變而陷入混亂。

這些潛在風險或許跟氣候變遷同樣嚴重,因此地球工程計劃不時遭到抨擊,也解釋了實地測試為什麼少之又少。英國的SPICE太陽地球工程計劃在2012年臨門一腳取消,原因之一正是公眾反對;去年10月,過百個公民組織及原住民組織發表《反對地球工程宣言》,以「地球工程對生物多樣性、環境和生活構成風險」為由,要求禁止地球工程實驗。

關於地球工程的實地測試仍然不多,有團體對地球工程的潛在風險表示擔憂。(Getty Images)

有科學家嘗試反駁對地球工程的質疑。《自然氣候變化》(Nature Climate Change)3月中刊登的一項研究聲稱,只要控制得宜,太陽地球工程未必會造成廣泛負面效果。研究團隊透過電腦模型模擬使用地球工程把全球暖化程度減半會有什麼後果,他們把二氧化碳水平設為前工業時期兩倍(現時為1.4倍),結果發現地球工程可為地球降溫,並減少極端氣候事件如颱風的強度,且全球不同地區都會受益,即沒有特定地區是贏家,而另一個是輸家。論文第一作者Peter Irvine形容:「這類比或許不完美,但太陽地球工程有點像高血壓藥,過量會有害,但小心選擇劑量可降低病發風險。」

不過,這項研究仍有很大限制—基於太理想化的假設。他們設定二氧化碳水平為前工業時期兩倍,聽起來很高,但一些氣候學家預計本世紀中就會超越這水平,而我們仍未準備好任何大型地球工程可供應用,研究團隊得出的樂觀結果,似乎是建立於不現實的設定。更何況,模型模擬的只是太陽光線調暗後的後果,而非噴灑氣懸膠體反射陽光的效果。羅格斯大學(Rutgers University)環境科學教授Alan Robock批評:「根本沒有辦法做到他們所模擬的,我們不可以校暗太陽。」他提醒,噴灑氣懸膠體可能有不良影響,例如擾亂大氣循環。

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上文節錄自第177期《香港01》周報(2019年8月26日)《應對暖化的雙面刃 地球工程是完美逃避藉口?》。

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