无论我们是否愿意，人类正在改变气候，最近环境科学预算的削减表明，我们不应该期望美国在短期内大幅减少碳排放。但是，当联邦科学家们在他们的预算提案中避免使用“气候变化”这样的术语时，一个词却在媒体上重新浮出水面:地球工程。
三月底，几篇新闻文章暗示白宫可能对地球工程感兴趣——大规模的、有意的对气候进行黑客攻击，以迫使“暂停”全球变暖的最坏影响。尽管这些文章似乎是基于纯粹的猜测(并受到反地球工程运动的推动)，但它们的灵感来自定于2018年的一个真实世界的研究项目。
明年，哈佛大学物理学家大卫·基思和他的同事计划向平流层喷洒少量水蒸气。虽然他不会做任何实际的地球工程，但他的目标是在这人造云给地球加热之前，看看它将太阳能量反射回太空的效果如何。
有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喜欢这样的可行性研究。但是，随着其他类型的气候计划的枯竭，地球工程似乎正在获得动力。
地球工程是如何工作的?
我们的汽车和发电厂排放的温室气体非常善于捕获热量。当阳光给地球加热时，这层二氧化碳、甲烷和其他吸热气体阻止地球向太空释放一部分热量。因此，全球温度正在上升。
地球工程可以尝试用两种方法来降低全球温度。第一种方法是捕获碳，要么通过种植森林进行光合作用吸收碳，然后将其作为食物储存起来，要么通过人工技术将碳从空气中提取出来并储存在地下。但科学家们还没有完善这些技术，而且它们不会像第二种方法那样快速反应，后者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在大气中播撒闪亮粒子、额外的云或太空镜子来实现。
基思的团队计划明年试验第二种策略，他们将一个高空气球发射到12英里的高度。一旦到达高度，气球将向空中喷射两磅重的物质，穿过大约半英里长、大约相当于一个美式足球场的宽度的空间。然后气球会从喷雾中飞回来，监测粒子之间如何相互作用，它们如何在空气中分布，以及它们如何散射光线。
起初，基思的团队将从喷水开始。在以后的尝试中，他们可能会释放出无毒的石灰石粉尘和/或硫酸盐，但数量非常少。一篇专栏文章指出，如果他们真的决定测试硫酸盐，他们释放的物质将少于一架商用飞机在一分钟的飞行中通常释放的物质。
但Keith说，这个项目在任何时候都不会试图使地球降温，而且这些测试不会对人类或环境构成风险。
美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research)的气候分析师凯文·特伦伯斯(Kevin Trenberth)表示赞同，他没有参与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好处，以及如果我们尝试的话，它会有多好。
它能奏效吗?
菲律宾皮纳图博火山爆发时，向空气中喷出了1700万吨二氧化硫。这些粒子进入大气层的高处，将一些阳光反射离地球，使整个地球暂时冷却了大约1华氏度。(作为参考，预计到2100年，全球气温将上升0.5华氏度至8.6华氏度。)
多亏了这次和其他的火山爆发，科学家们确信向天空中添加微粒可以使地球降温。其他细节还没确定。什么反光材料是最好的?我们需要多少才能产生一个给定的效果?我们如何将这些量送入平流层?这将如何影响世界其他地区?
基思的研究将开始试图回答其中一些问题。来自项目网站:
基思说:“太阳能地球工程可能是减少气候变化长期风险的有效方法，也可能不是。”“我认为有足够的证据表明它是有用的，我们应该有一个严肃的、国际的、开放获取的研究项目。”
会出什么问题呢?
过去几十年的事实证明，破坏气候可能会产生意想不到的后果。同样，1991年皮纳图博火山的喷发也被怀疑导致了降水模式的改变，导致了密西西比河沿岸的洪水和非洲萨赫勒地区的干旱。一些模拟研究表明，地球工程可能造成类似的破坏。
当它们跨越国界时，这些副作用可能尤其令人担忧。例如，如果美国利用太阳能地球工程试图遏制气候变暖，而俄罗斯出现干旱，俄罗斯可能会指责美国作物歉收，尽管原因尚不清楚。
特伦伯斯说:“困难之一是，你永远不确定无论如何都会发生什么。”“你需要有一个很好的模型来预测如果没有这个模型会发生什么，以及做出准确预测的良好记录。”
1972年6月，南达科他州拉皮德城的研究人员正在试验人工降雨，不久之后，一场倾盆大雨摧毁了这座城市。特伦伯斯说:“这最终成了一场官司。”“大多数评估认为，这无论如何都可能发生。他们可能稍微改变了一下雷雨的位置，但他们因此陷入了严重的法律纠纷。”
故意调暗太阳也可能会损害依赖入射阳光的植物和太阳能生产。而且这种方法对海洋没有任何帮助，因为大气中额外的二氧化碳正在酸化。
“入射的太阳辐射加热地球，驱动所有的天气系统，”特伦伯斯说。“它负责整个水循环——蒸发和降水等等....肯定会有副作用，其中一些副作用可能非常严重。”
反对基思这样的基础地球工程研究的另一个理由是，这是向全面地球工程的滑坡，或者它可以被用作反对减少排放的论据。
这也是基思担心的事情。如果政客们大力推动地球工程，同时取消对其他气候研究的资助，就连他也不会支持它。
为什么我们会认为布特在吗?
即使我们明天将碳排放削减到零，碳循环也需要时间来重新平衡，世界将在未来几十年继续变暖。冰盖将继续融化，海平面将上升，动植物将进一步与自然脱节，干旱将加剧。尽管这只是一个暂时的解决方案，太阳能地球工程有潜力迅速冷却地球的热度。
基思说:“下一代人将在本世纪40年代或50年代做出决定。”“问题是，我们是否有一个研究项目，让人们更多地了解它的效果如何，风险有多大，以及如何管理这些风险?”如果我们有这样一个连贯的研究项目，我认为我们会给下一代提供更多的信息，以便做出更好的决定。”
基思的团队已经将太阳能地球工程应用到二氧化碳模型中，以估计其影响。他们发现,如果排放降至0到2050年左右,如果足够的东西注入大气变暖的速度切成两半,然后90%的世界会少降水的变化,和99%的温度变化量。
但这些都是模型，所有的模型都有局限性。“我们需要了解更多，”基思说。“我们可能会发现，它不奏效有一些深层次的原因——在这种情况下，我们就不应该这么做。”
最好的前进道路是什么?
防止世界经济过热的最好办法是减少碳排放。但这需要技术发展和政治动机，而且效果不会是立竿见影的——这就是为什么像美国国家科学院、英国皇家学会、甚至一些环保组织也开始认为地球工程是一种潜在的有价值的工具，但还需要进一步的研究。还需要就是否、为什么以及如何实施地球工程展开国际讨论。
这两件事也正是基思所追求的。
“我不是在推广什么大计划，”基思说。“我的目的是推动一个更大的国际开放研究项目，主要由环境团体拥有。这不是我能决定的。”
