我们能否使用线性响应理论来评估地球工程策略？

地球工程只能控制部分气候变量而无法控制其他变量，从而导致副作用。我们在一个中等复杂度的气候模型中研究了线性响应理论 (LRT) 对评估地球工程方法的适用性。LRT 的应用是双重的。首先，我们的目标 (O1) 是通过寻找合适的太阳强迫调制，以抵消或以其他方式调节仅由 CO2 升高引起的气候变化信号，从而仅评估最佳可能的地球工程情景。在此我们仅考虑抵消预期的全球平均地表气温。这是一个关于该太阳强迫的直接反问题，并且考虑到无限时间周期，我们使用 LRT 提供了频域中的闭式解。我们提供了同样适用于有限时间周期的数值实现程序。其次，为了能够使用 LRT 量化副作用，关于未受控可观测量（如区域）的响应必须是近似线性的。我们在此的目标 (O2) 是评估响应的线性度。我们发现在 (O1) 意义下的地球工程中，全球平均温度的渐近响应实际上不为零。这是由于线性敏感度确定不准确造成的。该误差源于响应中显著的二次非线性。这种非线性贡献可以很容易地被移除，从而得到线性敏感度好得多的估计，进而使得地球工程下的全球平均地表温度降低五倍。这种修正还显著改善了预测响应与真实响应的空间模式之间的一致性。然而，这种一致性并不完美，并且由于更高程度的非线性，在降水模式的情况下表现更差。