近年气候变迁带来的影响愈见明显，全球多处地区现正受到极端高温与干旱的侵袭。为应对迫在眉睫的气候危机，不少科学家埋首于“地球工程”研究，当中最受注目的技术，除现已逐步实施的碳捕集与封存外，还有较激进的“平流层喷雾法”与“太空反射镜法”，试图从大气层直接反射太阳辐射，帮助地球降温。但后两者做法极具争议性，有专家认为这可能会引起意想不到的副作用，甚至对生态系统构成巨大风险。

极端高温热浪袭中国与西欧

   2022年6月，西班牙出现40年以来最早热浪，中部与南部部分地区温度高达摄氏40度，带来严重干旱，不仅农作物可能失收，更造成逾千死亡。法国亦出现70年来最早热浪，国内60个地区旱情已达危机水平，近乎全境限制用水。

   意大利也因极端高温而面临干旱，北部几个城镇宣布限水。英国南部部分地区亦要宣布制水；伦敦气温更首次突破摄氏40度，当地最少发生10宗火灾，伦敦消防局宣布进入重大事故状态。

   中国在2022年7月有84个城市发布最高等级红色预警，表示未来24小时内气温超过摄氏40度。上海气温在7月中已飙破摄氏40度，三个位于河北省与一个位于云南的城市温度更高达摄氏44度，预计热浪至少持续到8月中旬。

有科学家指出，假如全球暖化没有减缓迹象，摄氏38度以上的极端热浪将成为北半球中纬度地区往后夏季的新常态。（图片来源：Pixabay.com）

欧洲现正面临可能有史以来最严重的干旱状况。西班牙炎热干燥天气预计使农作物产量下降15%；意大利北部农业重镇的产量也可能会减半。（图片来源：Pixabay.com）

全球变暖可能导致世界末日

   《美国国家科学院院刊》刊登的最新研究指出，全球气温升高摄氏3度对人类灭绝的风险被严重地低估。领导这项研究的英国剑桥大学生存风险研究中心（Centre for the Study of Existential Risk）研究人员卢克•坎普（Luke Kemp）表示，气候变迁对历史上5次大规模灭绝事件都起到一定作用，促使古代社会崩溃与帝国衰落。

   通往末日灾难的途径除极端高温与干旱的直接影响外，还有金融危机、新疾病爆发等连锁反应，加剧现有社会的脆弱性，如贫穷问题与粮食危机等。由是之故，有分析指未来超级大国可能会就“地球工程”（Geoengineering）展开技术竞赛，以缓解气候危机，避免国家陷入衰亡。

   “地球工程”又称为“气候工程”（Climate Engineering），是人为改变地球环境、气候的工程设想，以应对全球气候变暖。1977年，美国学者马尔凯蒂（Marchetti）在《地球工程与二氧化碳问题》一文中首次提出地球工程构想，建议把二氧化碳封存在深海里，以纾缓温室效应。

地球工程人为改造环境气候

   2006年，诺贝尔奖得主德国气候学家保罗•克鲁岑（Paul Crutzen）在《气候变化》杂志上发文，谈论实行地球工程的可能性，获得学术界广泛关注。2007年，美国《时代》杂志更将地球工程列为“正在改变世界的十大观念”之一。

   2009年，英国皇家学会（The Royal Society）将“地球工程”定义为“因应气候变迁的影响，对地球环境和气候进行人为干预而采取的大规模工程技术和方法”，并提出了9种可能的地球工程方案，分别为碳捕集法、植树造林法、强化风蚀法、平流层喷雾法、太空反射镜法、造云反射法、生物碳法、海洋施肥法、以及地表反射法。

   其实，上述技术方案都是围绕着两大目标：一是减少太阳辐射抵达地表的数量，从源头减弱热能，是为“太阳辐射管理”（Solar Radiation Management，SRM）；另一是降低地球大气中的二氧化碳含量，避免因碳浓度上升而产生的温室效应，是为“二氧化碳脱除”（Carbon Dioxide Removal，CDR）。

平流层喷洒碳酸钙制造尘云

   目前，针对CDR的碳捕集与封存、以及植树造林方案，现已被广泛采用。至于SRM相关技术，因争议性较大，即使科学界有意试行，惟迄今依然未能落实。以“平流层扰动控制实验”（SCoPEx）为例，这是获得微软创办人比尔•盖茨（Bill Gates）赞助、由哈佛大学与瑞典太空公司（Swedish Space Corporation，SSC）携手进行的SRM研究项目。

   这项实验先要把一颗内含2公斤碳酸钙的大气球与相关设备，发射至高度达12.5英里（约20公里）的平流层（Stratosphere）；跟着，气球会喷出碳酸钙微粒，在平流层形成一条几公里长的白色尘云（Dust Plume），以遮挡和反射太阳辐射，减慢地球变暖的速度。

   SCoPEx研究团队原定于2021年6月在瑞典基律纳镇（Kiruna）进行首次实验。当地驯鹿牧人原住民萨米族（Saami）领袖在获知消息后，致函给瑞典太空公司表示强烈反对。更有环保人士狠批，这类地球工程研究可能会让政客产生错觉，误以为不用再做任何减排措施。最终在各方压力下，SSC于2021年3月宣布停止这项平流层喷雾实验。

由哈佛研究团队领导的“SCoPEx”（Stratospheric Controlled Perturbation Experiment）实验，试图将一个载有相关设备的大气球投射到平流层，喷撒碳酸钙微粒，藉此反弹部分阳光，以减慢全球气温攀升速度。（图片来源：SCoPEx实验项目官网）

菲律宾火山爆发助地球降温

   不过，因应极端气候影响愈趋严重，英国汤森路透基金会（Thomson Reuters Foundation）近日再度重提平流层喷雾方案。这项地球工程的灵感来自于“火山冬天理论”：火山爆发会喷射火山灰、硫化氢与二氧化硫等气体到大气层，形成大量悬浮微粒反射太阳辐射，使到地球气温下降。

   例如1991年菲律宾皮纳图博火山爆发，喷出约2,000万吨二氧化硫，经过成核作用后形成气溶胶（Aerosol）。数月后，这些气溶胶在大气层中汇聚成一层硫酸雾，不但反射了来自太阳的辐射，更吸收了地表放射的辐射，结果令全球平均气温下降约0.5°C，为期长达18个月。

   美国智库兰德公司（RAND Corporation）认为，平流层喷雾法确实有可能实现，但在研发出合适又安全的喷雾微粒前，还有其他SRM工程方案可以考虑。譬如麻省理工学院提出的“太空气泡”（Space Bubble）构想，把特制气泡投放到大气层之外，同样可以反射太阳辐射，有助减缓气温上升。

1991年菲律宾皮纳图博火山爆发生成的气溶胶，不仅能散射抵达地表的太阳辐射，更有助于减缓人为造成的臭氧层破洞现象，但同时产生的硫酸盐却会拖慢臭氧层修复。（图片来源：维基百科）

投放太空气泡反射太阳辐射

   2022年6月，麻省理工学院可感知城市实验室（MIT Senseable City Lab）宣布，太空气泡计划已取得初步实验成功。这些由硅等材料制成的薄膜球状物体，可以像木筏般连接起来，组成面积相当于巴西国土大小的巨型防护罩，放置在太阳与地球之间，透过调控气泡厚度的细微变化，反射不同波长的太阳辐射。

   实验室负责人卡罗拉蒂（Carlo Ratti）指出，利用太空气泡将射向地球的太阳辐射偏转1.8%，便可以彻底扭转当下全球变暖的局面。相比起在平流层喷雾法，太空气泡对环境伤害较小；一旦发现有问题的话，气泡更可以随时放气，并从原位移走。拉蒂直言，若然全球气温持续升高，地球工程可能是人类最后的唯一选择了。

   然而，也有不少科学家持反对意见，认为现今科学研究无法将人工改造环境的所有影响计算出来，故此不宜轻举妄动。罗格斯大学环境科学家艾伦•罗伯克（Alan Robock）指出，地球工程可能会引起意想不到的副作用，甚至对生态系统造成更大破坏。美国国家科学、工程和医学研究院于2021年3月发表的论文件也得出类似结论，建议对地球工程研究抱持“谨慎”态度。

麻省理工学院可感知城市实验室建议，在地球和太阳之间放置大量太空气泡，组成一道巨型防护罩，反射和偏转太阳辐射，减少传送到地表的热能，让地球得以降温。（图片来源：MIT Senseable City Lab官网）

太空气泡防护罩将被投放至地球外围的“拉格朗日点”（L1 Lagrange Point）。在此位置上，地球与太阳引力会互相抵销，让防护罩能够稳定漂浮在太空中的固定位置。（图片来源：MIT Senseable City Lab官网）

麻省理工学院可感知城市实验室指出，只要在太阳辐射抵达地球前，使其偏转1.8%，就可以完全改善全球变暖的状况。（图片来源：MIT Senseable City Lab官网）

初步实验中，可感知城市实验室团队成功在0.0028 atm大气压力下使薄膜气泡膨胀，并维持在摄氏-50度左右；如此一来，便可以在外层空间直接制造太空气泡，降低运输成本。（图片来源：MIT Senseable City Lab官网）

科学界对地球工程未有共识

   气候变迁现已被列为联合国关注改善的问题之一，全球科学家无不费尽心机，研究如何用科学方法解决极端气候对人类和环境的影响。究竟应专注于较保守的碳捕集与封存技术，还是该聚焦于较激进的大气层改造工程，科学家之间仍在拉扯，未能达到一致共识。

   尽管在技术方案上未有共识，惟学术界普遍认同，应加强培训可处理气候危机的技术专才。例如，美国斯坦福大学宣布成立“多尔可持续发展学院”（Doerr School for Sustainability），针对能源技术、气候科学、环境与生态系统，以及全球环境政策等领域进行教学和研究。

   新学院的资金来自硅谷风险投资家约翰•多尔（John Doerr）捐赠的11亿美元（约85.8亿港元），这是有史以来建设新学院的最大笔捐款。新学院将会由美国能源部长顾问委员会主席、机械工程教授Arun Majumdar出任首任院长，预计会有逾百名教职员，2022年9月1日正式营运。

   事实上，包括哥伦比亚大学在内的其他美国学府，亦已陆续设立与气候变迁相关的跨学科学院。希望日后这类可持续发展学院就像医学院般遍布各家主要大学，每年可以培育出大量专业人才，协助研发极端气候的解决方案，为实现永续发展带来更多曙光。

斯坦福多尔可持续发展学院聚焦于气候变化、地球与行星科学、能源科技、可持续城市、自然环境、粮食与水安全、人类社会与行为，以及人类健康与环境八大研究领域。（图片来源：多尔可持续发展学院官网）