关于人类如何有意改变地球气候系统，人们提出了许多想法，其中之一就是地球工程。最常讨论的想法之一是太阳能地球工程，即通过向大气中注入微小的硫酸盐气溶胶来阻挡部分太阳能。但太阳能地球工程仍然是解决气候变化的一种有争议的方法。
尽管关于其潜在好处和潜在缺点的文章已很多，但系统地评估其成本和好处的研究相对较少。
在A 一对工作论文，我的合著者，胡安·莫雷诺-克鲁兹和索黑尔·沙耶格，我修改了一个旨在制定最佳气候政策的经济模型，将地球工程纳入其中。
我们发现，太阳能地球工程在短期内可以发挥重要作用，降低成本并降低温度。但从长远来看，最佳政策必须包括消除温室气体排放。
便宜但是？
地球变暖的原因是人类向大气中排放二氧化碳等温室气体。解决这个问题最直接的方法就是停止排放这些气体。
但这一解决方案有两个问题。首先，目前这样做既不便宜也不容易，因为我们的经济很大一部分依赖于燃烧化石燃料、排放温室气体的能源。其次，即使立即停止所有此类排放也无法阻止地球已经“固化”的变暖，因为温室气体会残留在大气中，使地球变暖数十年。
有一个解决全球变暖问题的方法可以避免这两个问题：太阳能地球工程（SGE）。SGE 可以通过阻挡一部分入射阳光来降低温度，以抵消温室气体造成的变暖。通过在平流层中产生硫酸盐气溶胶（富含硫的颗粒）作为微小的反射器，可以阻挡阳光。这模仿了大型火山爆发后气候自然发生的变化。
SGE 价格便宜？高达便宜 100 倍而不是减少温室气体排放。它可以快速发挥作用——几乎立即降低温度。
然而，这种技术缺点。它不会减少大气或海洋中的温室气体浓度，因此它无助于解决海洋酸化。它也可能产生意想不到的负面影响，例如影响热带季风。
模型和场景
为了评估这些成本和收益，我们使用了一种称为综合评估模型 (IAM) 的工具。IAM 包括经济模型和气候模型，用于分析气候对经济的影响、经济对气候的影响以及政策干预的影响。
例如，输入减排成本和温度升高造成的损害后，IAM 会告诉您最佳减排水平。IAM 通常展示的是气候政策的“升级”——目前减排程度适中，未来减排力度加大。
然而，IAM 通常不模拟太阳能地球工程。我们修改了一个常用的 IAM，称为骰子将 SGE 纳入替代政策选项。在 DICE 的原始版本中，唯一可用的政策是减排——减少二氧化碳排放。在我们修改后的 DICE 模型中，政策制定者还可以选择使用 SGE。SGE 将降低温度，而且它比减排更快，但它不会降低碳浓度。
尽管我们的模型不是第一个将 SGE 纳入其中的，但我们的模型是第一个系统地解决减排和 SGE 的最佳组合的模型。此外，我们根据最新的科学分析，仔细校准了 SGE 的成本、收益和风险。
这很重要，因为仍然存在很大的不确定性，特别是 SGE 带来的副作用，比如季风季节缩短可能对食品生产。对于这些高度推测性的损失，我们的模型更为保守。它为 SGE 的损失分配的价值甚至高于以前的 楷模。
我们的模型还捕捉到了一个关键事实，即由于 SGE 不会降低碳浓度，因此它无法弥补碳水平上升直接造成的任何损害，包括海洋酸化。换句话说，我们将 SGE 建模为减排的替代品，但将其视为一种不完善代替。
争取时间
我们的基本情况分析结果证实了其他的已经撰写了关于最佳 SGE 部署的文章：它可以让我们推迟昂贵的减排措施，同时控制温度，从而“赢得时间”。但它不能完全取代消除碳排放的需要。
基本情况政策
在上图中，我们模拟了未来 500 年内的最佳政策。图中展示了两种不同的情景。第一种情景中，SGE 被忽略，唯一的政策选项是减排。红色曲线显示了这种情况，它给出了随时间推移的最佳减排强度。
第二种情景是我们的基本情况，其中包括减排和 SGE 作为政策选项。蓝色曲线代表此情景下的最佳减排，绿色曲线代表 SGE 的最佳强度。
图表显示，在允许的情况下，短期内使用 SGE，因此，所需的减排量略低于不使用 SGE 的情况。使用 SGE 时，最佳减排强度（以减排的碳排放量百分比表示）比不使用 SGE 的情况低 25%（红色曲线和蓝色曲线之间的差值）。但是，即使在使用 SGE 的基本情况下，也会使用减排并最终达到 100% —— 所有碳排放都被消除。使用 SGE 时，发生这种情况的日期被推迟了大约三十年 —— 这是 SGE 的“购买时间”。
基准温度。
尽管在允许 SGE 的情况下，向大气中排放的碳更多，但温度升高却保持了较低的水平。上图显示了这一点，该图比较了我们的基本情景和无 SGE 情景下的温度升高（以摄氏度为单位，相对于工业化前温度）。没有 SGE，温度峰值比工业化前水平高出约 3.5 摄氏度，而 SGE 将这一升幅控制在 2 摄氏度（3.6 华氏度）。（请注意，2 摄氏度的最佳温度升高是从模型参数中得出的，它与模型参数相匹配只是巧合）两度目标这是政策制定者和媒体经常讨论的问题。
临界点
SGE 也可以成为防止气候达到引爆点是全球变暖导致的气候系统不可逆转且代价高昂的变化。与气候系统的许多方面一样，不确定关于这些临界点：它们是否存在，在什么温度下达到，以及一旦达到，代价有多大。
在我们主要分析的扩展中，我们考虑了达到临界点的可能性。我们建立了三个模型不同的 类型临界点，并考虑三种不同的 SGE 政策制度：禁止、允许或仅在达到临界点后才允许。我们发现从一开始就允许 SGE 是管理达到临界点风险的有效方法。禁止 SGE 或仅在达到临界点后才允许 SGE 只会增加社会面临的临界点风险，因为从定义上讲，临界点是不可逆转的。
下一步
我们的分析为许多迄今为止还只是推测的政策理念提供了具体的数字依据：太阳能地球工程可以降低成本、抑制温度升高并降低临界点风险。但是，太阳能地球工程并不是减排的完美替代品，因此我们最终必须过渡到无碳社会。
当然，我们的结果应该谨慎解读。SGE 和需要进行更多研究. IAM 本身可能误导， 也。
我们还没有准备好大规模开展太阳能地球工程，但太阳能地球工程很可能成为我们应对全球变暖的最佳政策工具包的重要组成部分。
