气候干预在地球系统科学框架中的研究：研讨会简报（2024）

气候变化干预在地球系统科学框架内：研讨会简报（2024年） 详情 12页 | 8.5 x 11英寸 | 平装本 ISBN 978-0-309-71561-4 | DOI 10.17226/27476 贡献者 Margo Corum、Brent Heard、Anne Johnson 和 Nancy D. Lamontagne，报告员；农业与自然资源委员会；大气科学和气候委员会；地球研究与资源委员会；环境变化与社会委员会；能源与环境系统委员会；海洋研究委员会；水科学与技术委员会；行为与社会科学及教育委员会；地球与生命研究委员会；工程与物理科学委员会；国家科学院、工程与医学院 建议引用 国家科学院、工程与医学研究院。2024年气候干预在地球系统科学框架中的研究：研讨会纪要——简述华盛顿特区：国家科学院出版社. https://doi.org/10.17226/27476. 访问国家科学院出版社网站 nap.edu，登录或注册以获取： – 免费下载数千份出版物的权限 – 打印出版物价格享有10%的折扣 – 通过电子邮件或社交媒体获得您感兴趣的新标题通知 – 专享优惠和折扣 所有可下载的国家学院标题均可免费用于个人及/或非商业学术用途。用户也可以自由地在网站上发布我们的标题链接；非商业学术用户被鼓励链接至本网站上的版本，而不是分发下载的PDF，以确保所有用户都能访问到工作的最新权威版本。所有其他用途均需获得书面许可。（请求许可） 此PDF受版权保护，所有权归美国国家科学院所有；除非另有说明，美国国家科学院保留此PDF中所有材料的版权，所有权利保留。 地球系统科学框架下的气候干预 研讨会会议记录——概要 引言 2023年20日和22日，题为“在地球系统科学框架下的气候干预”的会议。开幕式由科罗拉多州立大学的Jim Hurrell主持。他指出，组织委员会聚集了具有广泛物理、生态和社会科学专业知识的个人，以探讨在汇聚的背景下进行的气候干预。3关于美国国家科学基金会（NSF）的研究和能力。研讨会借鉴了美国国家科学院的报告下一代地球系统科学在国家科学基金会,4该报告呼吁美国国家科学基金会（NSF）开展地球系统科学计划，强调自然过程和社会过程之间的相互联系和反馈研究；关注现实世界的问题；提高社会学家、工程师和数据科学家的参与度；并加强在研究中包含多元视角的努力。此外，Hurrell指出，研讨会借鉴了其他几家学会的多个活动，包括关于以下内容的研究： 大幅度减少温室气体排放将是有必要以减轻气候变化的影响。1当前轨迹表明，在本世纪避免严重全球变暖影响所需的减排水平将无法达到。2气候干预或地球工程技术——旨在冷却地球或从大气中去除温室气体的策略——正逐渐变得在技术上可行，但由于其跨界性质、可能产生的不意图的有害影响和伦理担忧，仍存在争议。公众参与以及跨领域专家之间的持续合作对于了解气候干预可能的工作效果、其环境和社会影响，以及社会是否愿意接受它们至关重要。 考虑如何通过地球系统科学方法来指导气候干预研究，美国国家科学院、工程和医学院（国家科学院）于6月举行了一次虚拟研讨会。 人类气候干预的维度 二氧化碳（CO2）的去除和封存，太阳能2辐射改性及相关领域。5,6,7,8,9 霍利·巴克（布法罗大学）对过去15年的气候干预研究投资进行了简要总结。她说，2010年代见证了研究气候干预的兴趣和资金投入的增加，重点放在了跨学科、以评估为重点的研究上。在这段时间里，美国国家科学基金会（NSF）的资助也遵循了跨学科、以评估为重点的模式。她表示，这些努力证明了汇聚研究的必要性。尽管跨学科研究是执行汇聚研究的重要方面，但巴克指出，近年来围绕气候干预的跨学科研究项目投资有所下降。展望未来，她强调了分析气候干预项目和技术的社会和环境正义影响、考察土地利用影响和潜在冲突、制定不同国家的能源和技术转型路线图以及关注化石燃料淘汰的政府间和国际层面的必要性。 这份《研讨会简报》由报告员根据研讨会实际情况整理而成。所陈述的观点均为报告员或个别研讨会参与者的观点，并不一定代表所有研讨会参与者、策划委员会或国家科学院、工程学院和医学科学院的观点。 示例：跨领域问题、需求和机遇 本次研讨会的第一场会议探讨了气候干预研究中的跨学科问题和机遇，为深入讨论特定气候干预策略以及NSF的作用奠定了基础。在开场致辞中，奥斯陆大学的Manjana Milkoreit教授表示，由于气候干预是一个以解决为导向的领域，这项研究发生在持续的政治对话背景中，并涉及与其他拟议的气候解决方案的临界互动。此外，她还指出，地球工程的概念引起了巨大的争议，需要重要的国家和国际对话。Milkoreit说：“这项研究发生在科学家和治理参与者持续辩论的不寻常背景下，甚至对是否应该进行这项研究，或者哪些类型的气候干预研究是合法的，以及是否应该获得公共资金都有不同的意见。”她还强调了评估干预带来的不同风险，并将其与气候变化本身的风险和其他解决方案的风险进行比较的重要性，同时还要考察干预如何适应下一代地球系统科学的新原则。 为了在气候干预方面做出明智的决策，Jane Flegal（Stripe Climate）表示，研究的关键作用在于阐明这些技术所涉及到的权衡。这些权衡不仅仅是关于科学和技术可行性；它们还涉及经济、道德、美学以及许多其他考虑因素。为了阐明这些权衡，气候干预研究至关重要，但其性质往往与其他研究领域不同。它涉及开放、复杂和不可预测的系统，在这些系统中，通常无法孤立变量。它还包括具有不透明目标、通常具有内在政治性、价值观念丰富且难以衡量的系统。这些区别影响研究的进行方式和人们对其产生的研究成果的看法。Flegal评论说，像气候干预这样的政治争议领域，并不是传统模型产生更多科学来减少不确定性并促进更好决策的自然选择。“我们对开放式系统气候干预的知识将始终是部分和不确定的。这并不意味着我们不能或不应支持研究，但这确实意味着我们必须以明确的方式处理这些不确定性。” Flegal强调了从一开始就将多元利益相关方嵌入气候干预措施设计中的重要性。特别是，她指出，进行地球工程研究的人可能并不总是理解面对政策制定者所面临的决策、研究资金分配以及这些技术使用方面的需求、条件、限制和激励。 极端重要，尤其是在气候怀疑论者众多的地区。他还补充说，在全球范围内进行利益相关者参与也是非常具有挑战性的，并且很可能需要各个国家的资助者通过一个协作研究框架共同努力。 Juan Moreno-Cruz（滑铁卢大学）就建立一个框架提出论据，在这个框架中，气候干预技术被作为一个整体来考察。“有一些地方将会实施多种技术，但我们尚不了解这些技术如何相互作用——在科学、社会科学或自然科学层面上——以及它们应该如何受到监管，”他表示。他补充说，多个国家同时追求多种干预措施的可能性进一步增加了这些考虑的复杂性。几位专家小组强调治理的重要性，但指出，由于气候干预的全球性质，围绕治理如何运作有许多未知因素。“我们不可能期望单个研究人员为他们想要进行的每个实验设定整个治理体系，”Flegal说。尽管一些专家表示对治理可能为研究设置不必要障碍的担忧，但Moreno-Cruz指出，成功通过治理机制实际上可以使实验更可能进展到实施阶段。 这感觉像是一个非凡的时刻，不仅对于气候干预研究，而且对于科学事业来说，”西蒙·尼科尔森（美国大学）说。“我们在这里有机会做到比过去做得更好。” 尼科尔森强调，气候干预需要技术过程发展，但本质上是一项社会事业。因此，认识到需要提出的管理问题，并在解决这些问题时包括各种声音，是至关重要的。在此基础上，克里斯托弗·特里索斯（开普敦大学）强调了将社会维度与研发方面结合起来考虑需要回答哪些问题的必要性，并确保前进的工作既可接受又负责任。“我们谈论像气候干预这样的东西，作为保护气候危机前线最弱势群体的一部分途径，”他说。“我认为在许多情况下，我们实际上并不知道这是否真的。” 气候干预的物理尺寸 多位演讲者强调了，对于气候干预而言，有效的沟通和公众参与是关键。作为一个案例说明，菲利普·麦克纳根（瓦赫宁根大学）提到了一个名为SPICE（平流层粒子注入气候工程）的英国实验，即平流层粒子注入气候工程太阳辐射管理项目。为了这个项目，研究人员计划进行一项实地试验，从连接到热气球的1公里高水龙带中向剑桥郡喷洒水，以观察这能否产生冷却效果。该提议引发了一系列社会和政治挑战，最终导致项目取消，这表明公众认知对即使是小型气候干预项目也有强烈的影响。麦克纳根表示，公众参与的方式是 在一个聚焦于气候干预物理维度的讨论小组中，演讲者们继续在研讨会开幕式上提出的许多社会问题的基础上，更深入地探讨了特定技术和方法的细微差别。主旨演讲者肯·卡尔德拉（斯坦福大学）强调了在气候干预研究中包容性的重要性。他表示，由于热带地区的资源较少的社区将最受气候变化的影响，他们需要能力和在讨论中的发言权。“我与来自这些国家的人交谈时，他们经常表示，气候变化是富裕的北方强加给他们的事情，如果他们有机会安全地减少气候变化的危害，他们将愿意考虑这样做，”卡尔德拉说。 版权所有 国家科学院。保留所有权利。 与会者还提出了一些特定于某些气候干预方法的具体考虑。对于使用平流层气溶胶进行的太阳辐射调节（SRM），印第安纳大学的本·克拉维茨（Ben Kravitz）表示，跨学科工作和负责任的治理将是关键，并建议将SRM领域的实验置于联邦之下，这可能允许对环境和社会影响进行适当的审查，并有助于解决许多未解之谜。在讨论气候干预的潜在生态影响时，橡树岭国家实验室的福雷斯特·霍夫曼（Forrest Hoffmann）指出，尽管模拟表明SRM可能是一个好的候选技术，但很少有研究调查其对生态系统的影响。霍夫曼敦促采取“跨学科的方法……以及新的建模范式，帮助我们理解这些复杂相互作用。即使在社会和地缘政治问题之外，我们仍在物理、生物和化学方面有很多工作要做。” 值得注意的是，联合国环境计划（UN Environment Program）最近的一份报告强调了全球机构如联合国进行稳健的科学评审流程的必要性，以及适用于小型户外实验和潜在部署的治理框架或框架。10 Caldeira还指出，各种技术的特征和性质存在重要差异。特别是，他表示，二氧化碳去除（CDR）方法与气候缓解比与太阳辐射修改更为相似，并警告说，将所有干预措施都归类于地球工程学之下可能会导致混淆。“许多投资于CO去除的慈善家和公司之所以这样做，是因为他们想这样做， 他说：“如果被视为社会公益或被看作是做社会公益，”“如果他们所做的事情被贴上地球工程标签，并被视为有争议，这可能会对人们投入真金实银的实际项目产生负面影响。” 皮特·史密斯（阿伯丁大学），就基于自然的碳汇（CDR）方法进行了讲话。如果谨慎实施，这些方法有利于生物多样性、人民福祉，同时也助于气候变化适应和缓解。如果能够同时实施所有自然气候解决方案，这将为每年约10吉吨CO当量的缓解提供支持。1然而，潜在2 反思优先事项和解决这些优先事项可能需要的证据类型，迈克尔·戴蒙德（佛罗里达州立大学）强调了区分更实证性问题（如减缓或化石燃料淘汰的遏制）和根本上是规范性问题（如对自然尊重的不同观念）的必要性。他还区分了需要跨学科工作的问题和那些可能在学科内部得到最好解决的问题。例如，了解如何实现海洋云 brightening 可能更具有学科特异性，而关于气候干预的局部影响、对海洋生态系统的影响以及碳循环变化的全球或区域影响的问题可能更具有跨学科或跨学科性。他指出，NSF 已经有一些有效的促进跨学科工作的举措，但他认为缺乏对这种工作的一致支持，这种支持从最初团队创建一直持续到研究过程。 陷阱包括核算缓解排放的挑战、天然碳汇储存能力的挑战以及追求排放缓解的潜在不利因素。Smith建议需要更多研究碳捕获与封存（CDR）的协同效益和权衡，因为协同效益可以推动有良好计划的CDR的实施。 凯瑟琳·罗曼纳克（德克萨斯大学奥斯汀分校）指出，碳捕集与封存项目已被部署作为