控制气候变化是一项艰巨且涉及多方面的挑战。由我和我的同事开展的分析表明，要将升温控制在安全范围内，如今除了减少温室气体排放，还需要从大气中移除二氧化碳。
实现这一目标的技术尚处于起步阶段，还需要数年甚至数十年才能发展成熟，但我们的分析表明，这必须成为优先事项。若加快推进，到2050年应能建成可投入运行的大型系统。
我们建立了一个简易气候模型，研究了海洋和大气中不同碳含量所带来的影响。这使我们能够预测温室效应导致的升温，并了解需要采取哪些措施，才能将全球变暖控制在工业化前气温以上1.5℃以内——这是2015年《巴黎气候协定》的目标之一。
为了更直观地了解这一问题，以下是一些关键数据。
自工业革命以来，人类排放了1.54万亿吨二氧化碳气体。换句话说，这相当于燃烧足够的煤，堆成一座宽22米、从地球直达月球的方形高塔。
这些排放的一半留在了大气中，导致二氧化碳（CO₂）浓度上升，其速度至少是地球漫长历史上任何已知自然增长速度的10倍。另一半中的大部分溶解在海洋中，导致酸化，并带来不利影响。
自然界确实会移除二氧化碳（CO₂），例如植物和藻类生长并被埋藏，但我们的排放速度至少快100倍于自然界将其消除的速度。我们不能依赖自然机制来解决这个问题：人类也需要出一份力。
目标是什么？
《巴黎气候协定》的目标是将全球变暖控制在远低于2℃的水平，理想情况下不超过1.5℃。（也有人认为，真正的目标应该是1℃，尽管全球气温已经达到并突破了这一关口。）
在我们的研究中，我们认为将1℃作为更安全的升温上限更为合适，因为再高就会进入12.5万年前的埃米亚间冰期那样的气候范围。由于自然原因，在那个时期，地球升温略高于1℃。回顾过去，我们可以看到，全球气温在如此高的水平上长期维持，会带来灾难性后果。
埃米亚间冰期的海平面最高比现在高出10米。如今，海拔在海平面以上10米以内的地区居住着全球10%的人口；即便是今天海平面上升2米，也会迫使近2亿人流离失所。
显然，向埃米亚间冰期那样的气候迈进并不安全。事实上，2016年的气温已比工业化前平均水平高出1.2℃，而且海洋储热造成的额外升温已成定局，我们可能已经突破了平均升温1℃的阈值。要将升温控制在《巴黎气候协定》设定的1.5℃目标以内，我们必须从大气中移除二氧化碳（CO₂），同时限制排入大气的二氧化碳量。
那么，我们需要移除多少二氧化碳（CO₂），才能避免全球性灾难？
你是悲观主义者还是乐观主义者？
目前，人类每年的净排放量约为370亿吨二氧化碳（CO₂），相当于燃烧了100亿吨碳（1吉吨等于10亿吨）。我们需要大幅减少排放。但即使大力减排，大气中仍会残留足以造成不安全升温的碳。
根据这些事实，我们提出了未来的两种粗略情景。
第一种情景较为悲观：2020年后，二氧化碳（CO₂）排放量保持稳定。要将升温控制在安全范围内，我们就需要从大气和海洋中移除近700吉吨碳；大气和海洋中的二氧化碳可以自由交换。首先，通过重新造林和改进土地利用，可以将多达100吉吨碳锁存在树木和土壤中。这样，到2100年还需要通过技术手段提取600吉吨碳。
目前，技术提取的成本至少为每吨150美元。按这一价格计算，本世纪剩余时间内的成本将累计达到90万亿美元。这与当前全球军费开支规模相近；如果军费维持在每年约1.6万亿美元，同期累计将约为132万亿美元。
第二种情景较为乐观，假设从2020年起每年减排6%。即便如此，我们仍需移除约150吉吨碳。
与前一种情景一样，重新造林和改进土地利用可移除100吉吨碳，剩余50吉吨需在2100年前通过技术手段提取。到2100年，这项工作的成本将达到7.5万亿美元，仅相当于全球军费开支的6%。
当然，这些数字只是粗略估算，但确实说明了我们正处于怎样的十字路口。
亟待完成的工作
现在就该作出选择：如果不采取行动，我们将在十年内陷入悲观情景。没有任何理由可以让我们把这笔巨额成本转嫁给后代。
要让任何一种情景取得成功，我们需要做的不只是开发新技术，还需要制定新的国际法律、政策和伦理框架，以应对技术的广泛应用，包括不可避免的环境影响。
向海洋中大量释放铁或矿物粉尘，可能通过改变环境化学性质和生态状况来移除二氧化碳（CO₂）。但这需要修订目前禁止此类活动的国际法律体系。
同样，某些矿物可以通过促进岩石风化并改良土壤来帮助移除二氧化碳（CO₂）。但大规模开采此类矿物会影响景观和社区，因此也需要修订法律法规。
最后，直接从空气中捕集二氧化碳（CO₂）需要依靠工业规模的设施，而这些设施也会带来环境和社会影响。
如果没有新的法律、政策和伦理框架，无论技术发展多么先进，都不可能取得重大进展。积极进取的国家或许会率先推动整套方案落地。
这项工作的成本很高，但率先行动的国家有望获得技术、就业机会、能源独立、更好的健康状况以及国际影响力。
