国会授权的开展操纵太阳辐射研究的报告（英）

公认的研究计划和初步研究 太阳辐射改造相关治理框架研究 2023年6月 目录 关于本报告3 建议引文4 关于科技政策办公室4 执行摘要5 太阳辐射改造的物理方面5 太阳辐射改造方案的发展6 社会经济和生态成果6 太阳辐射改性国际合作研究7 研究协调7 I.初步研究治理框架8 知识状况和当前行政部门行动8 负责任地管理研究9 国际合作9 II.研究计划10 导言10 第A节太阳辐射改造的物理方面12 B节太阳辐射改造方案的发展24 C节社会经济和生态成果27 D.太阳辐射改性研究的国际合作39 E.联邦资助的太阳辐射改造研究的协调43 2CONGRESSIONALLYMANDATEDRESEARCHPLNANANDAALRESEARCH 关于本报告 本研究计划是根据2022年《综合拨款法案》B部联合解释性声明中的一项要求制定的，该声明指导科学和技术政策办公室（OSTP），并得到国家海洋和大气管理局（NOAA）的支持，为“太阳能和其他快速气候干预措施”提供研究计划。 国会指令还要求OSTP制定“研究治理框架，为太阳能地球工程研究中的公共资助工作提供透明度，参与度和风险管理方面的指导。“初步研究治理框架包含在本报告的第一部分中。这个初始框架为研究计划提供了重要的背景。虽然框架中的关键概念，如透明度和国际合作，反映在研究计划中，但研究计划本身并不侧重于研究治理问题。 本文件重点介绍了基于大气的太阳辐射改造（SRM）方法，特别是平流层气溶胶注入（SAI）和海洋云增亮（MCB），遵循最近和广泛的2021年国家科学院，工程和医学（NASEM）报告，反射阳光：对太阳能地球工程研究和研究政府的建议。1同样遵循2021年NASEM报告的方法，该研究计划提到了卷云云变薄（CCT），即使这是通过增加外向的热辐射而起作用，因此严格地说不是SRM。迄今为止，关于CCT的工作相对较少，该计划对它的处理反映了知识的匮乏。 本研究计划不考虑基于空间的SRM方法（通常是“空间中的镜子”），也不考虑增加表面反射率的局部尺度措施（例如Procedre，“白色屋顶”）。对大气方法的关注还源于其相对于基于空间的方法的更大的近期可行性，以及大气方法的更大的治理挑战-相对于建筑物尺度的反照率修改，其固有地具有重大的跨界影响。 作为研究议程的一部分，考虑社会和科学层面对于为决策者提供尽可能充分的理解至关重要。此外，对这些因素的适当考虑可能会降低研究被认为是朝着不可避免的SRM部署迈出的一步的风险。社会层面包括SRM相对于气候变化本身的社会经济效益和风险。社会层面的例子包括环境正义，对地缘政治稳定的影响，对气候政策其他方面的影响（例如Procedre、缓解和适应)、对可能没有很好特征的风险的容忍度、公众认知和接受问题等等。科学层面包括新的和持续的陆基、机载和天基观测；改进SRM方法和方案的全球建模；实验室研究和室外实验的需要；检测全球或区域SRM部署的能力；以及SRM方案的开发。 1NationalAcademiesofSciences,Engineering,andMedicine.(2021a).ReflectingSunlight:RecommendationsforSolarGeoengineeringResearchandResearchGovernance.Washington,DC:TheNationalAcademiesPress.https://doi.org/10.17226/25762 CONGRESSIONALLYMANDATEDRESEARCHPLANANANDAALRESEARCH3 本研究计划的重点是提高对SRM潜在影响的理解，而不是部署所需的技术。这项研究的大部分将有助于我们了解基本气候过程和人类温室气体排放的影响以及SRM的结果。本计划借鉴了已发表的有关SRM的文献，目前正在进行的研究以及确定SRM研究重点的其他报告。随着这一动态领域知识的增长，该计划将需要更新。 虽然本研究计划主要关注将进行哪些研究，但它也简要讨论了如何进行研究的各个方面，特别是在 SRM研究中协调联邦研究和国际合作的价值。 除了来自十个机构的联邦投入外，研究计划还从与利益相关者团体和公众的选定参与中汲取了资源 ，包括通过评论请求收集的投入。 重要的是，本报告的发布并不意味着行政部门关于SRM的任何政策决定。该报告只是对国会指令的回应。关于联邦SRM活动的任何未来决定，包括SRM研究，都必须在科学和社会因素、行政优先事项和可用资源的更广泛背景下加以考虑。 建议引文 OSTP。（2023年）。国会授权的研究计划和与太阳辐射修改相关的初始研究治理框架。科学和技术政策办公室，华盛顿特区，美国。 关于科技政策办公室 科学和技术政策办公室（OSTP）是根据1976年的《国家科学和技术政策，组织和优先事项法》设立的，旨在向总统和总统执行办公室内的其他人提供有关科学，经济，国家安全，国土安全，卫生，对外关系，环境以及技术回收和资源使用等方面的工程和技术方面。OSTP领导机构间科学和技术政策协调工作，协助管理和预算办公室对预算中的联邦研究与开发进行年度审查和分析，并为总统提供科学和技术分析和判断的来源。联邦政府的主要政策，计划和计划。更多信息可在http://www上获得。Whitehose.gov/ostp. 2白宫科学和技术政策办公室。（2023年3月3日）。要求对气候干预研究的五年计划进行输入。https://www.whitehouse.gov/ostp/legal/ 4CONGRESSIONALLYMANDATEDRESEARCHPLNANANDAALRESEARCH 执行摘要 对太阳辐射改造（SRM）的科学和社会影响的研究计划将使有关SRM作为气候政策组成部分的潜在风险和收益的更明智的决策，以及温室气体排放减缓和适应的基本要素。这样的研究计划还将有助于美国为其他公共或私人行为者可能部署SRM做好准备。以透明度和国际合作为特征的研究计划将有助于在这一问题上建立更广泛的信任基础。 与使用SRM的情景相关的人类健康和福祉的潜在风险和利益需要相对于与不涉及SRM的持续气候变化的合理轨迹相关的风险和利益加以考虑。这种“风险与风险”的框架，以及文化、道德和伦理方面的考虑，将有助于必要的背景，在这种背景下，政策制定者可以考虑SRM作为气候政策的一个组成部分 的潜在适用性。 就其基本性质而言，当前一套潜在的SRM方法不会简单地消除（明确抵消）大气温室气体浓度增加引起的气候变化的所有当前或未来影响。它们将对现有的复杂气候系统引入额外的变化（太阳能在特定的SRM方法确定的尺度上的变化），其后果现在还没有得到很好的理解。 一项研究计划旨在改善对地球系统上潜在SRM方法实施的影响的量化将涉及观测，实验和建模。 Researchwouldbeintendedtoaddressknowledgegapsandbuildunderstandingtoaiddecision-makingandpolicymaking.Becausesuchdecisionswouldinvolveimportantsocialdimensions,任何研究计划都应涵盖SRM的社会和科学层面，包括跨学科研究。该领域的努力也将有助于促进对气候变化对人类后果的理解的进步，而与SRM无关。 如研究治理框架所述，任何对SRM的研究计划都具有透明度，监督，安全性，公众咨询，国际合作和定期审查的特征。 太阳辐射改性的物理方面 地面，机载和星载仪器的仪器观察结果支持对与SRM相关的物理过程和结果的理解。其中包括与大气成分（气体和气溶胶），气溶胶-云相互作用，化学，动力学，辐射，短期和长期趋势以及季节性变化有关的观测。 来自星载平台（卫星）的观测在提供背景和扰动大气的连续全球观测方面具有独特的作用。维护关键卫星 CONGRESSIONALLYMANDATEDRESEARCHPLANANANDAALRESEARCH5 测量对于SRM研究很重要以及我们对地球系统过程的更广泛的理解。 改进SRM方案全局建模的主要研究目标包括:增加可进行真实SRM模拟的模型数量和多样性;包括从过程解析模型到全球气候模型的一系列模型类型;评估多个全球气候模型对SRM的气候响应,情景 和策略;进行敏感性研究以评估各种SRM策略的地表冷却效果;使用全球模型研究SRM如何影响驱动社会影响的气候方面;并评估与SRM突然终止相关的风险。 户外实验与模型和实验室研究相结合，对于理解潜在的SRM部署过程将是有价值的。室外实验将受益于气溶胶注射技术，观察系统和分析工具的开发和测试。 检测任何全球或区域SRM部署的能力对于决策具有重要价值。通过测量和监测部署的特征，同时评估预期和非预期的物理、环境和社会结果，在短期和长期内验证部署——无论是秘密进行的还是公开进行的。 对SRM方法的理解状况进行国际科学评估对于建立关于该主题的已知和未知的共识和参考框架将是有价值的。如果旨在对决策者有价值，评估的范围应包括国际和私人资助的研究，以及迄今为止进行的任何室外实验。 太阳辐射改造方案的发展 开发一套标准的SRM方案将是综合研究计划的重要整合方面。一组情景应包括为产生特定气候结果而精心设计的情景（例如Procedre，“调峰”或冷却北极和/或其他地区），以及在没有经过精心设计的情况下可能实施的那些。SRM方案开发是一个迭代过程，其中根据更新的策略选择、新的观察和 改进的基于过程的理解，定期修订方案。 由于SRM旨在降低与气候变化相关的风险，与与不涉及SRM的合理气候变化情景相关的风险相比 ，一项研究计划将最有效地评估与SRM情景相关的风险和收益。 社会经济和生态成果 关于是否以及如何部署SRM的决定应基于对其实施对人类健康和福祉的风险和益处的理解，相对于当前气候变化轨迹下的预期风险和益处。特别重要的是考虑对不同社区和代际公平的潜在危害。 6CONGRESSIONALLYMANDATEDRESEARCHPLNANANDAALRESEARCH 在基于模型的评估中，文化，道德和道德方面的考虑经常被忽略，对不同的社区可能同样重要，如果不是更重要的话。除了物理科学家和工程师之外，还需要哲学家和社会科学家来帮助回答与气候变化的人类层面相关的问题，以及通过SRM管理这种变化的努力。 在实施SRM时，生态系统及其提供的服务可能会产生不利结果，但与没有SRM的情况相比，这些结果的性质和强度仍不清楚，特别是在许多情况下预期的长时间段内。需要相对于没有SRM的情景，进一步评估SRM情景中生态系统的结果。 气候变化引发了地缘政治风险。SRM部署也可能带来重大的地缘政治风险。对SRM地缘政治影响的研究旨在降低这些风险的可能性和/或严重性。 太阳辐射改性国际合作研究 如果联邦科学机构支持一项大规模的SRM研究计划，他们可以考虑进行适当的国际合作。国际合作可以促进知识收益，对研究需求和结果的共同国际理解，节省资源，使最佳做法社会化（例如以完全透明的方式行事），并减少不负责任的实验和/或部署的可能性。 合作可以涉及一个或多个与SRM相关的研究领域，可以采取多种形式，从适度的(例如，专家交流)到广泛的(例如，国际财团)。 潜在的合作伙伴可以根据任何数量的标准或感知的利益参与，包括在某一特定领域拥有专门知识、可用资金或能力的国家，在某一领域机会或能力有限的国家，以及能够进入特定生态系统（如海洋或北极）的国家。 研究协调 SRM的任何大规模，多机构的联邦研究计划都应由美国全球变化研究计划进行协调。这一协调作用目前由1990年《全球变化研究法案》授权，将适用于所有联邦政府资助的SRM研究，无论是在国内还是在国际上进行的，以及涉及自然科学还是社会科学的研究。参与机构协调了国家海洋和大气 管理局（NOAA），国家航空航天局（NASA）和能源部（DOE）正在进行的SRM研究。 CONGRESSION