太阳辐射干预对自然和社会的潜在影响及其治理:IPCCAR6的认识与观点

科技界关于采用太阳辐射干预(SRM)等地球工程方案来遏制甚至扭转全球气候变化的讨论由来已久、日益增多。本文重点解读联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)第二、三工作组报告中,关于SRM对自然和社会可能造成的风险及其实施障碍的认识与观点。1)SRM是碳减排和碳移除等气候减缓行动的不完美补充手段。SRM通过影响地球系统辐射平衡,以抵消人为温室气体排放所引起的辐射强迫,从而实现快速冷却和降低其他气候危害。但SRM没有解决人为气候变化的根源(温室气体),温室气体浓度增加对人类和自然系统的影响将依然存在。2)SRM的作用效果和潜在影响具有空间异质性,实施SRM可能会给人类和生态系统造成长期风险。实施SRM对作物产量、人类健康和生态系统的(积极和消极的)综合影响存在不确定性。因此,其决策过程需要考虑到区域异质性影响和长期风险,从而避免将负面影响转嫁至弱势地区,以及避免将风险转嫁给子孙后代。3)科学研究进展缓慢、公众认知水平不高和伦理道德观念不同、各国利益难以平衡,都对推进SRM科学实验和国际治理形成障碍。SRM科学研究面临评估结论不可靠、假设合理性存疑、未来因素不确定等挑战,当前科学基础难以有效支撑SRM国际治理发展。由于不同国家的利益差异、价值观差异和地缘政治因素,达成共识和协议可能会面临困难。目前缺乏正式责任和法律框架,可能给国际合作与和平带来新风险。SRM国际治理内涵涉及政策、法律、科学、公众参与和技术支持等多个层面,发展国际治理框架应与技术研究共同演进。

IPCC AR6报告解读:气候系统对太阳辐射干预响应

IPCC第六次评估报告(AR6)第一工作组报告评估了太阳辐射干预(Solar radiation modification,SRM)对气候系统和碳循环的影响。在大幅度减排基础上,太阳辐射干预有潜力作为应对气候变化的备用措施。目前,对于太阳辐射干预气候影响的评估都是基于模式模拟结果。评估主要结论如下:太阳辐射干预可以在全球和区域尺度上抵消一部分温室气体增加造成的气候变化(高信度);但是太阳辐射干预无法在全球和区域尺度上完全抵消温室气体增加引起的气候变化(几乎确定);有可能通过适当的太阳辐射干预设计,同时实现多个温度变化减缓目标(中等信度);在高强度温室气体排放情景下,如果太阳辐射干预实施后突然终止,并且这种终止长时间持续,将会造成快速的气候变化(高信度);如果在减排和CO_(2)移除的情况下,太阳辐射干预的实施强度逐渐减小至零,将显著降低太阳辐射干预突然终止产生的快速气候变化风险(中等信度);太阳辐射干预会通过降温作用,促进陆地和海洋对大气CO_(2)的吸收(中等信度),但是太阳辐射干预无法缓解海洋酸化(高信度);太阳辐射干预对其他生物化学循环影响的不确定性大。由于对云-气溶胶-辐射过程的相互作用和微物理过程认知有限,目前对平流层气溶胶注入、海洋低云亮化、高层卷云变薄等太阳辐射干预方法的冷却潜力和气候效应的认知还有很大的不确定性。

NOAA探索气溶胶在气候干预中的潜在作用

气候干预是指为应对气候变化而对气候系统采取有计划的人工干预活动,也称气候工程或地球工程。根据作用机理的不同,气候干预可以分为碳移除和太阳辐射管理。太阳辐射管理按照具体技术可以分为平流层气溶胶注入、海洋云增亮、卷云变薄等(图1)。

给地球打一把“遮阳伞”

新年刚接来,“坏消息”不断。国内一家权威媒体相隔仅一天的两篇报道,一则披露说北极寒流肆虐美国致数十人死亡,一则却在探讨2024年会不会成为“最热一年”;此前几天还宣称:气候危机正在加剧禽流感,全球野生动物面临“毁灭性”威肋。不时也能看到有关气候变化的讨论,有的甚至上升到了“太阳地球工程”的层面。这个概念更常见的一个名字是“太阳辐射干预”,其核心在于通过进一步人为干预来修复已经被人类破坏的地球气候。

地球工程的全球治理:理论、框架与中国应对

为应对气候变化的严峻挑战,科学家提出地球工程的概念,探讨通过超常规的大规模工程技术手段改变气候系统的可能性,成为气候变化领域研究的新热点。地球工程是诸多复杂技术方案的总称,根据不同作用机理,将其分为太阳辐射管理(SRM)和碳移除(CDR)两大类。地球工程在降低地球平均温度的同时也带来新的风险,引发全球治理的难题。面对影响人类共同利益的未知领域,各国纷纷启动相关研究项目,陆续开展多领域科学评估,且部分CDR项目已经开展商业化示范,地球工程全球治理的实践也拉开帷幕。地球工程影响的全球性、外部性决定了其治理需要全球共同努力,其综合影响的复杂广泛和不确定性决定了其治理是一个跨领域、多平台、多主体、多层次的治理体系,而其特殊的经济学属性使得全球治理面临着供给方案、两难选择、道德风险、区域和代际公平等诸多的困境和挑战。地球工程的全球治理框架需要明确原则、对象、目标、主体、平台、制度和机制等基本要素,需要在现有机制基础上,建立联合国框架下的多平台协同治理机制,以科学共识推动政治进程,并把握关键时间节点。面对地球工程议题,中国应以可持续发展理念和生态文明思想为指导,在正确认识其风险特性的基础上,科学地将其纳入应对气候变化大框架,并坚持多边主义立场,深度参与地球工程的全球治理,维护人类命运共同体。

CMIP6地球工程模式比较计划(GeoMIP)概况与评述

太阳辐射管理地球工程是应对气候变化的备用措施。地球工程模式比较计划(GeoMIP)是第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的重要组成部分。GeoMIP设计了一系列理想化地球工程试验,包括直接减少太阳辐射强度、向平流层注入硫酸盐气溶胶、向海表上空云层注入气溶胶凝结核、增加海水反照率等。在GeoMIP的统一模拟框架下开展地球工程模拟试验,进一步揭示了不同地球工程措施对全球气候的影响和作用机理,从而帮助我们更好地认知气候系统对地球工程的响应过程。更多的中国气候模式参加GeoMIP将提升我国在地球工程研究和国际气候谈判中的国际影响力和话语权。

设计师的地球工程“工具箱”:危机给予风景园林师扭转、修复和再生地球气候的机会

当前,风景园林师的气候危机(CC)教育强调"弹性"(快速恢复能力)和适应力(应对CC影响的能力)。探索并倡导缓解方案,以期从根源上解决CC问题。该实践表明,风景园林专业地位独特,在缓解及修复气候变化方面发挥着重要作用。专家一致认为,应对气候变化不能仅依靠减排或减少化石燃料消耗量。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2019年发布的《全球增暖1.5℃特别报告》指出,过量二氧化碳已带来诸多全球变暖的后果,必须采取其他行动减少碳排量。大气脱碳的应对方案与风景园林专业直接相关,其中陆上气候应对方案是公认途径,可减少人为诱发的二氧化碳排放量。基于地球工程学(GE)探讨了一系列方法,总结可纳入风景园林师工具箱的诸多补救措施,并通过代表案例分析各种措施的实际应用。这些工具中有许多涉及设置不同规模的自然和生物系统,且需要相对较长的时间才能发挥生态效用。因此,除了短期策略,本研究也将讨论基于前沿技术的GE工具以避免灾难性影响,并提出在必要情况下,可以采用减缓与减排相结合的方式。

气候工程的第一步

气候工程是通过人为调节地球的辐射平衡,使全球气温下降的技术。但对于这类技术,人们总是忧心忡忡,因为大众对其有效性或副作用了解太少,而一些意想不到的后果又可能会产生深远的影响。一个国家对气候的干预,会影响到其他国家和地区,干扰对应地区对气候变化的治理。而且,国际上并没有全球通用的协调机制可以管理气候工程。因此,人们有所担心,并非意料之外的事。但在未来,人们还是需要考虑气候工程。

“地球工程”能延缓全球变暖吗?

地球上的能量从哪里来?孩童也会指着天空回答,来自太阳。能量就是热量,那么如果减少到达地球的太阳光,是不是就能解决全球变暖的问题了?这可不是一个童言无忌的答案,而是一个被科学家们思考了几十年的全球变暖应对措施。在联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)最新发布的报告里,它被称为“太阳辐射干预”(solar radiation modification,简称SRM),属于“地球工程”的一种,意思是通过人工干预的方法,减少达到地球的太阳辐射,从而给地球降温。