谁来管理公海上的人为气候干预实验? | 中外对话
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谁来管理公海上的人为气候干预实验?

随着一系列海洋地球工程实地试验的推进,人们的注意力转向了应该如何对相关研究和最终部署进行管理。
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图片来源:NASA
图片来源:NASA

3月底,当世界大部分地区正在适应“封城”时,海洋学家丹尼尔·哈里森(Daniel Harrison)正起航前往大堡礁。尽管哈里森是土生土长的澳大利亚人,曾多次在这片水域航行,但这次探险与以往不同。

在到达离澳大利亚海岸100公里远的布罗德赫斯特礁(Broadhurst Reef)时,哈里森和他孤零零的科学团队(只有少数几人获准进行旅行)注意到白色珊瑚正向四面八方延伸,这表明由于高温压力,珊瑚礁正在白化和死亡。这是短短五年内大堡礁发生的 第三次大规模白化。随着气候变化导致全球海洋变暖,这种情况的发生概率越来越高。

哈里森和他的团队在那里测试一种激进的干预措施,如果成功,可以避免世界上最大的珊瑚礁完全消失。他们的方法被称为“海洋云增白”。这种方法需要向云层喷洒海水,人为地提高云层亮度,从而反射更多的阳光,降低云层下海水的温度。哈里森说:“这就好比我们在解决潜在病因的同时,先用呼吸机维持珊瑚礁的生命,从而为拯救它赢得一些时间。但显然,降低排放才是关键。”

气候干预

尽管哈里森的项目规模很小,而且还处于起步阶段,但海洋云增白只是众多实践(统称为地球工程或气候干预)中的一个。这些气候干预实践如果在全球范围内应用,有可能使地球降温,或抵消温室气体排放造成的一些危害。随着全球排放的增加,人们越来越意识到,为了避免危险的气候变化,我们可能需要采取这样的激进措施。塔斯马尼亚大学的海洋生物地球化学家菲利普·博伊德(Phillip Boyd)说:“仅靠减排措施是无法实现减排的。”美国非营利组织“一线希望”(Silver Lining)创始人凯利·万瑟(Kelly Wanser)说:“我们面临的问题发展越来越快,因此我们的对策也要越来越迅捷。”该组织倡导对气候干预进行研究。

“海洋云增白”项目在大堡礁进行测试。图片来源: Brendan Kelaher / Southern Cross University

使用技术来控制气候无疑是有争议的。一些人认为这种权宜之计会带来未知后果,会转移人们的注意力,忽视零碳经济转型这一更艰巨的任务。因此,这项研究的经费很少,也很少在现实世界中进行试验。哈里森的项目(主要是为了控制一场全国性的生态灾难)则显然是一个例外。哈里森说:“了解这些东西是否有效是很重要的。如果我们发现它们不起作用,只会让人们更有理由去更努力、更快地减排,而不是拖延。”

地球工程(或者说是人为的气候控制)并不新鲜。在冷战期间,美国和苏联都资助了对人工降雨的研究,美国最终在越南战争期间使用了这种方法来延长雨季并扰乱敌军。从那时起,地球工程已经扩展到一系列主要旨在缓解气候变化的方案,尽管有些方案还具有促进渔业发展等复合效应。

一般来说,气候干预有两种方法。第一种是太阳辐射管理(SRM),旨在限制地球吸收的热量,可以用来快速冷却地表。例如,可以通过巨大的气球将反射性硫酸盐送入平流层,或在北极海冰上播撒硅珠,提高其反射率。

另一种方法是二氧化碳去除(CDR),主要是物理提取大气中的二氧化碳并将其储存起来,采取的方式要么是直接从空气中吸收二氧化碳,要么通过生物能源和碳捕获储存技术,以及增加自然碳汇,比如种植红树林或向海洋中添加铁元素来促进浮游植物的生长,这些浮游植物能够吸收二氧化碳。一些研究人员没有将这种基于自然的解决方案定义为“地球工程”,但在本文中我们认为它是。

一般而言,SRM被视为一种更极端的方法,在发生区域或全球气候紧急情况时,可迅速部署并产生短期效果。

什么是生物质能碳捕获和储存(BECCS)?

这是通过种植植物来捕获燃料和能源燃烧产生的二氧化碳并将其储存在地下的一种去除二氧化碳的方法。

到目前为止,还没有一种方案被证明在大规模层面上是有效的。大多数研究都集中在陆地解决方案上,但是诸如确保粮食安全等相互竞争的需求使得这些方案在全球层面上变得不切实际。科学家们现在把公海视为开展地球工程实践更实际的选择。“这是最合适的地方,因为它与其他任何问题都没有利益冲突。这些区域占地球表面的50%,而且目前大部分未被利用”,乌尔夫·里埃贝塞尔(Ulf Riebesell)说,他是德国GEOMAR-亥姆霍兹基尔海洋研究中心(GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research)的生物海洋学家。

迄今为止,人们已经提出了27个不同的海洋地球工程方案。经过实地测试的大约有十几个,大部分集中在为海洋施“铁肥”上。这是一种通过刺激浮游植物的生长,并利用其光合作用捕获二氧化碳的方法。2007年,当商业企业浮游生物公司(Planktos Inc)提议在加拉帕戈斯群岛附近测试这种技术时,引发了人们的担忧。他们担心企业家会企图将封存的二氧化碳作为碳信用额度出售牟取暴利,从而给地球气候造成无法监控的干扰。

巴伦支海的浮游植物群。刺激海洋中浮游植物的生长是海洋地球工程的方案之一,利用其光合作用来捕获二氧化碳。图片来源: Normal Kuring / NASA

作为回应,两个政府间机构试图宣布地球工程为非法。2010年,联合国《生物多样性公约》建议成员国禁止部署所有大规模气候干预技术。2016年,该公约重申了这一立场。与此同时,2013年负责管理航运的联合国国际海事组织(IMO)将向海洋中施加铁肥的做法列入管禁行为清单。虽然国际海事组织的这项措施是自愿的,而且还没有执行,但它象征着长期以来与气候干预有关的禁忌。

对未经验证技术的期望越来越高

尽管2015年12月各国在巴黎做出了承诺,但全球碳排放仍在增长,人们的情绪已经开始转变。政府间气候变化专门委员会明确表示 ,如果没有地球工程技术,我们 几乎不可能 避免危险的升温水平,即一般认为的比工业化前高出1.5或2摄氏度。与此同时,联合国环境规划署和美国国家科学院等高层组织已开始认真评估气候干预的选项。

塔斯马尼亚大学澳大利亚气候干预治理论坛主任杰弗里·麦基(Jeffrey McGee)说:“现实情况是,人类已经默认自己会需要用到大规模的二氧化碳去除,但并没有真正投入时间和金钱来实际验证我们是否能做到,这就是我们的现状。我认为,期望和认知之间的差距将随着时间越来越大。”

要决定哪些选项是有用的,时间不多了。我们不能再等一年。科学研究需要现在就开始。
乌尔夫·里埃贝塞尔

在全球范围内,只有几个海洋地球工程项目已经准备好进行实地试验。由乌尔夫·里埃贝塞尔(Ulf Riebesell)领导的Ocean artUp正在验证一种理念,即人为制造的海洋上升流(使用垂直泵)可以为海洋中缺乏营养的亚热带环流输送补给,促进鱼类生产和二氧化碳吸收。里埃贝塞尔的团队目前正在北大西洋大加纳利岛附近海域测试各种不同设计的水泵。

斯坦福大学的讲师莱斯利·安菲尔德(Leslie Ann-Field)发起了一项旨在证明可以利用技术恢复北极冰层的计划——Ice911。菲尔德的方法是将微小的硅珠撒播到薄的、年轻的北极海冰表面,将其反射率提高50%。她的团队本打算今年夏天在阿拉斯加的乌特恰维克进行小规模的测试,但由于疫情的原因,计划被缩减了。后续要在北极更大规模地试验这个方法将需要更多的资金。

与此同时,由华盛顿大学、太平洋西北国家实验室和一组硅谷退休工程师共同合作的海洋云增白研究项目已经成为美国海洋地球工程领域唯一的重大努力。在资金有限的情况下,该团队设计了一种特制的喷嘴,它可以利用过滤海水每秒产生3万亿微小盐颗粒。下一步,就是要将其发展成一个由400-500个喷嘴组成的系统,从而可以进行实地测试。这大约需要400-500万美元,研究团队目前正在筹集这笔资金。

图片来源: Alejandro Tagliafico / SIMS and Southern Cross University

大规模实施这些技术的后果是未知的。我们每年排放大约400亿吨二氧化碳,海洋已经吸收了其中的三分之一。不仅如此,海洋还吸收了气候变化带来的额外热量的93%。陆地上的气候变化虽然因此得到了缓和,但却导致海洋迅速变暖和酸化。环保人士担心,海洋地球工程可能会损害海洋生物或海洋健康。

“地球工程不仅复杂和未知,而且具有巨大的潜在影响,”致力于海洋保护、技术和治理的非营利组织全球海洋信托(Global Ocean Trust)创始人托尔斯滕·蒂勒(Torsten Thiele)说。“在我们把其他步骤和流程弄清楚之前,我不会让人们去轻易尝试。先弄清楚框架,弄清楚伦理标准,弄清楚实验室里会发生什么。我们可以列出一长串东西,让自然科学家不用在大自然中实际尝试就能提升认知。”

治理空白

随着实地试验的推进,人们的注意力正在转向如何管理地球工程的研究以及部署(如果有的话)。目前,可以适用于陆地和海洋地球工程的法律有很多,但没有一个是全面的。例如,国际海事组织关于向海洋施铁肥的修正案只适用于一种单一方法,而且只是将铁“倾倒”入海(而不是通过管道输送或注射)时才适用。澳大利亚阿德莱德大学研究国际环境法的克里恩·布伦特表(Kerryn Brent)说:“我们现在拥有的是一套拼凑起来的规则。”

管理海洋地球工程的一种可能的方式是通过一部新的法律来保护公海海洋生物,这些水域不在国家管辖范围之内。目前联合国正在协商制定一部这样的法律,可能要求任何在公海上的活动首先进行环境影响评估,这是一个判断对海洋生物潜在损害的正式程序。

虽然这样的规则会使在公海上开展有害实验的可能性受到限制,但一些人认为有必要对地球工程进行更有组织的高层次管理。布伦特说,目前的问题是,没有任何一个组织或机构有权对地球工程造成的危害和无所作为这两者之间风险孰大孰小进行评估。她说:“治理方面的一个重大缺失是规则,这些规则让决策者、国家和科学家能够对某项研究活动的部署与不开展这项活动的风险进行权衡。我们现在缺的就是这种规则。”

Ice911的创始人莱斯利·安菲尔德说:“我们做的所有测试和建模的部分目的是建立对这个项目安全性、有效性和风险的认识。”“我们的首要原则是不造成伤害,对吧?但无所作为也有巨大的风险,”她说。

根据非营利组织“一线希望”的说法,负责监督国际气候政策谈判的联合国气候变化框架公约(UNFCCC),可以在评估地球工程研究的优点和风险方面发挥作用。一个实体,以及哪个实体是否有权批准或阻止气候干预的部署仍然是问题。这个实体可以是联合国安理会,但安理会的15个成员国中只有5个是常任理事国,要获得全球共识可能很困难。

与此同时,科学家们说,他们迫切需要法规来推动实地研究的发展。里埃贝塞尔说:“从现在开始,我们需要在10年内逐步采用这些技术。我们已经很清楚这一点。要决定哪些选项是有用的,时间不多了。我们不能再等一年。科学研究需要现在就开始。”

翻译:奇芳