气候变化正在重塑地球的每一个地区，但北极和南极的升温速度是全球其他地区的两倍。
人们提出了一些被称为地球工程的技术干预措施，以减缓全球变暖对两极的影响。
然而，每种已提出的地球工程技术都面临严峻的科学、环境、政治或经济障碍。
气候变化正在重塑地球的每一个地区，但没有哪里的速度比北极和南极更快。
两极地区的升温速度至少是全球其他地区的两倍，导致海冰迅速萎缩、冰川退缩、冰架崩塌——这些变化威胁着脆弱的生态系统，并推动全球海平面上升。
一些科学家和工程师提出了被称为地球工程的技术干预措施，以减缓或掩盖两极变暖的影响。
我们的研究发现，没有一种构想经得起审视，因为每种构想都面临严峻的科学、环境、政治或经济障碍，正如我们近期在《Frontiers in Science》文章中所述。
面临障碍的五种地球工程构想
在此，我们总结了五种备受关注的地球工程构想，以及它们为何存在不足。
1. 平流层气溶胶注入
平流层气溶胶注入是指向平流层喷洒反射性颗粒（如硫酸盐）。平流层是大气层中从地表以上约10至15公里处开始的一层。
颗粒物可通过多种方式投放，包括由定制飞机组成的机队，将其广泛散布，形成反射性霾层。来自大型火山喷发的数据表明，这种霾层可能减少到达地表的太阳辐射，并暂时降低地表温度。
然而，硫酸盐可能与平流层中的其他化学物质发生反应，破坏臭氧分子，从而使保护层变薄，而这一保护层能够抵御有害紫外线辐射，保护生命。
大范围的气溶胶霾层还可能改变热量在大气中的传输方式，使降雨带发生偏移——在某些地区造成干旱风险，在其他地区则可能引发洪涝。如果部署工作突然停止，危险的温度反弹（被称为“终止冲击”）可能导致全球气温在数年内急剧上升。此外，若在不减少温室气体排放的情况下，仅通过平流层气溶胶降温，将导致海洋持续酸化。
2. 海洋幕帘
海洋幕帘构想是指建造大型水下屏障，阻挡温暖的洋流抵达格陵兰岛和南极冰盖的海洋部分。这里是冰盖最脆弱的区域，理论上，阻止相对温暖的海水侵蚀冰盖，可以减缓冰层流失并限制海平面上升。
幕帘可采用柔性织物或其他坚固且具有浮力的材料建造，并锚定在海床上，垂直延伸至水柱中数百米的深度。在恶劣的极地海域建造此类屏障将极其困难。
即便建成，风暴以及与漂浮冰山的碰撞也可能将其撕裂或击沉，因此需要持续维护。此外，幕帘会阻断洋流，可能改变冰与海洋交界处附近热量和营养物质的循环方式，在某些地区加速冰层流失，同时使其他地区缺乏营养。
3. 海冰管理
海冰天然地将阳光反射回太空，有助于降温。随着海冰减少，有人建议通过人为增强其反射率或厚度来遏制进一步的流失。相关构想包括：在海冰表面撒布微小的玻璃微珠，使剩余海冰反射更多阳光；或利用泵或其他工程方法在冬季增厚海冰，以期使其在夏季融化季节中维持更长时间。
所需的大量微珠将污染脆弱的极地生态系统。浮游生物及其他小型生物可能会摄入这些微珠，从而污染食物网并改变海洋的化学循环。若要在必要的规模上人为增厚冰层，则需要在极端严寒的冬季中运行数百万台泵，耗电量巨大，且存在严重的污染风险。此外，这一过程需要数十年甚至更长时间才能对海冰流失速度产生实质性影响，使该构想成为不切实际的解决方案。
4. 基底水排除
格陵兰岛和南极的冰川位于基岩之上，当基底存在水分时，上方的冰层可以以加快的速度向海洋方向移动。基底水排除是指钻穿冰层，将这些水抽出。工程师希望通过减少冰层下方的润滑作用，以增加摩擦力，从而减缓冰川向海洋的移动并限制冰层流失。
主要冰盖之下的地质结构复杂且测绘不足，因此很难预测抽水究竟能否真正减缓冰流，还是仅仅改变其流向。在极端的极地环境中钻探并维持抽水站的运行，需要大型机械和巨大的能源供应，并存在较高的机械故障和污染风险。
即便是小规模实验，也可能还需数十年才能实现——而要扩大规模以影响整个冰盖，则超出了当前的工程能力。冰下水系统或许是地球上唯一真正不受任何人类干扰的地方。这一构想将意味着有意破坏这最后一片原始环境。
5. 海洋施肥
海洋施肥旨在通过向南大洋营养匮乏的海域添加铁或其他营养物质，引发浮游植物大量繁殖。浮游植物是一类通过光合作用吸收二氧化碳的微观藻类。浮游生物死亡后会沉入深海，并带走部分所吸收的碳。倡导者认为，这一过程可以锁存大量碳，从而帮助减缓气候变化。
过去二十年的试验表明，几乎没有证据显示施肥能够可靠地储存碳。相反，突发的藻类大量繁殖可能会扰乱海洋食物网，有利于某些物种，却使其他物种缺乏养分，并可能释放有害毒素。添加铁还可能改变通过海洋环流相连的远处水域的营养平衡。国际法规目前根据海洋污染相关协定限制大规模海洋施肥，使该方法缺乏明确的前进路径。
脱碳仍是最佳解决方案
正如此处所强调，并在《Frontiers in Science》中详细阐述的那样，目前这些地球工程构想都不能被寄予厚望来保障北极或南极的安全。
这些构想在科学上存在不确定性、在技术上不可行，并具有环境风险。所有这些构想都将付出极其高昂的代价，并需要建立新的全球治理结构以及前所未有的政治共识。更重要的是，追求这些构想可能会分散我们对已知行之有效的解决方案的注意力。
实现温室气体净零排放，仍是稳定气候最明确、最快捷的途径。与地球工程不同，脱碳依赖于目前已可获得、能够大规模部署并已达成国际共识的技术和策略。
一旦全球排放被消除，气候变暖将放缓并最终停止，从而为两极地区、地球以及世界各地的人民带来实质性益处。只有基于证据的策略——而非投机性的捷径——才能帮助建立真正气候行动所需的信任与能力。
