一 引言

近年来，越来越多的科学证据揭示了全球气候变化这一不争的事实。IPCC第五次评估报告（AR5）指出更多的观测和证据证实全球气候变暖；进一步确认了人类活动和全球变暖之间的因果关系以及气候变化对自然和人类系统的负面影响；未来气候变化将持续，气候变化风险将加大；如不采取行动，全球变暖将超过4℃；如积极行动，仍有可能实现2℃温升目标。^[1]要实现在21世纪末2℃温升的目标，要求将温室气体浓度控制在450ppm二氧化碳当量；2030年全球排放量要限制在2010年排放水平，即500亿吨二氧化碳当量；2050年要在2010年的基础上减少40%～70%；2100年要实现二氧化碳零排放。^[2]

与2℃目标下的强减排情景相对比，现实社会的减排和适应气候变化的努力却不容乐观。自1990年启动的国际气候变化谈判，作为共同应对气候变化努力的一个国际合作行动，进展缓慢。虽然2015年年底有望在巴黎举行的联合国气候变化大会（COP21）上达成新的协议，二氧化碳浓度和温度的上升、全球范围极端天气的日益频繁，却加重了公众、科学界和政策制定者的担心：减缓和适应，作为两种常规手段，是否已经不足以应对气候变化？是否可以，或者说，是否有必要通过其他非常规手段来替地球降温，帮助人类应对气候变化的不良影响？地球工程（Geoengineering）就是作为这样一种非常规手段被提出，引起广泛关注和讨论。

二 地球工程的定义和方法

与气候相关的地球工程（Climate Geoengineering）通常被简称为地球工程。地球工程可以说由来已久。自古以来就有对人工影响天气（主要是降雨）的各种探索，以及在战争中的应用。早在1965年，美国总统科学顾问委员会便建议利用增加云层、在热带地区安置反射性材料等人工手段对抗气候变化。^[3]地球工程一词则最早出现在1977年Marchetti的研究报告中^[4]，提出可以将二氧化碳注入海洋以减轻温室气体效应。在此后的几十年里，地球工程逐渐成为人为改变地球气候各种设想的代名词，但目前学术界尚无一个统一的定义。

IPCC第五次评估第一工作组的报告中，将地球工程定义为所有旨在改变气候系统以应对气候变化的方法。^[5]目前被引用较多的定义则是英国皇家学会（The Royal Society）在其2009年报告提出的，即“为了应对气候变化及其影响，对地球环境和气候进行干预而采取的大规模的人工技术和方法”^[6]，也有学者认为地球工程应该着眼于减少并有效管理气候变化带来的风险，而人为对地球系统的物理、化学或生物特质反应过程等进行干预。^[7]一般而言，地球工程包括所有能源生产和消费以外的，不涉及工业生产过程管理，在较大的生产尺度或规模上，去除大气中的二氧化碳或直接控制太阳辐射而降温的各种人为的工程技术和手段。^[8]

目前国际社会讨论的地球工程主要包括两大类技术：二氧化碳移除（Carbon Dioxide Removal，CDR）和太阳辐射管理（Solar Radiation Management，SRM）。二氧化碳移除主要通过三种途径：生物、物理和化学移除法，在土地和海洋上吸收、移除大气中的二氧化碳，从根本上解决温室效应问题，主要包括：海洋施肥（Ocean Fertilization）、土地利用管理（Land Use Management）和二氧化碳的捕集与储存（Carbon Capture and Storage，CCS）等。太阳辐射管理则通过减少到达地面的太阳辐射和减少地面对太阳辐射的吸收来缓解温度上升，主要包括：平流层气溶胶注入（Stratospheric Aerosols Injection）、海洋云层亮化（Marine Cloud Brightening）、太空反射方法（Space Albedo Approaches）和地面反射方法（Surface Albedo Approaches）等。

二氧化碳移除方法，因其通过减少空气中积聚的二氧化碳来应对气候变化，与常规减排方法本质相同，已有不少实验、示范和商业应用项目在技术上相对更成熟，风险和不确定性相对较小，因此在伦理上的争议少一些。生物能源结合碳捕集与封存（BECCS）作为一种负排放技术，已被列入IPCC第五次评估报告减排情景中，并且是实现2℃温升目标的一项重要减排手段。^[9]而与之相对应的，太阳辐射管理方法不在实质上减少温室气体的排放，又有着高度的不确定性和风险性，因此引发更多的争议和讨论。本文后面关于地球工程的论述主要针对太阳辐射管理方法。

三 地球工程的主要争议问题

以太阳辐射管理方法为主的地球工程手段，一个显著的特点是能快速减缓地球地表增温的幅度或速度，甚至可