Geoengenharia, a manipulação em larga escala de um processo específico central para controlar o clima da Terra com o propósito de obter um benefício específico. O clima global é controlado pela quantidade de radiação solar recebida pela Terra e também pelo destino dessa energia dentro do sistema Terra – ou seja, quanto é absorvido pela superfície da Terra e quanto é refletido ou reradiado de volta ao espaço. A reflectância da radiação solar é controlada por vários mecanismos, incluindo o albedo de superfície da Terra e a cobertura de nuvens e a presença na atmosfera de gases com efeito de estufa, como o dióxido de carbono (CO2). Para que as propostas de geoengenharia influenciem o clima global de forma significativa, elas devem alterar intencionalmente a influência relativa de um desses mecanismos de controle.
Propostas de geoengenharia foram desenvolvidas pela primeira vez em meados do século XX. Confiando nas tecnologias desenvolvidas durante a Segunda Guerra Mundial, tais propostas foram concebidas para alterar os sistemas climáticos de modo a obter condições climáticas mais favoráveis à escala regional. Uma das técnicas mais conhecidas é a semeadura de nuvens, um processo que tenta trazer a chuva para terras agrícolas ressequidas, dispersando partículas de iodeto de prata ou dióxido de carbono sólido em nuvens que suportam a chuva. A semeadura de nuvens também tem sido usada em tentativas de enfraquecer tempestades tropicais. Além disso, os militares dos EUA sugeriram que as armas nucleares poderiam ser usadas como ferramentas para alterar os climas regionais e tornar certas áreas do mundo mais favoráveis à habitação humana. Esta proposta, entretanto, não foi testada.
Semeadura de nuvens em escala regional, procurando influenciar os sistemas meteorológicos para o benefício da agricultura. As propostas atuais de geoengenharia têm se concentrado na escala global, particularmente porque as evidências têm se montado de concentrações crescentes de CO2 atmosférico e, portanto, a perspectiva do aquecimento global. Surgiram duas abordagens fundamentalmente diferentes para o problema das alterações climáticas globais. A primeira abordagem propõe o uso de tecnologias que aumentem a reflectância da radiação solar recebida, reduzindo assim o efeito de aquecimento da luz solar sobre a superfície da Terra e a atmosfera mais baixa. No entanto, alterar o orçamento de calor da Terra, refletindo mais luz solar de volta ao espaço, poderia compensar o aumento das temperaturas, mas não faria nada para combater o aumento da concentração de CO2 na atmosfera da Terra. A segunda abordagem de geoengenharia concentra-se neste problema, propondo remover o CO2 do ar e armazená-lo em áreas onde ele não pode interagir com a atmosfera da Terra. Esta abordagem é mais apelativa do que a primeira porque tem o potencial de contrariar tanto o aumento da temperatura como o aumento dos níveis de dióxido de carbono. Além disso, a redução do CO2 no ar poderia resolver o problema da acidificação dos oceanos. Grandes quantidades de CO2 atmosférico são absorvidas pelos oceanos e misturadas com a água do mar para formar ácido carbônico (H2CO3). À medida que a quantidade de ácido carbônico aumenta no oceano, ele diminui o pH da água do mar. Tal acidificação oceânica pode resultar em danos aos recifes de coral e outros organismos calcários, tais como os ouriços-do-mar. Reduzir a concentração de CO2 atrasaria e talvez eventualmente interromperia a produção de ácido carbônico, o que por sua vez reduziria a acidificação oceânica.
Para alguns cientistas, as propostas de geoengenharia em escala global fazem fronteira com a ficção científica. A geoengenharia também é controversa porque visa modificar o clima global – um fenómeno que ainda não é totalmente compreendido e que não pode ser alterado sem risco. Na imprensa popular há relatos que vêem a geoengenharia como a opção final para impedir a mudança climática se todas as outras medidas para reduzir as emissões de CO2 falharem nas próximas décadas. Vários estudos defendem que testes rigorosos devem preceder a implementação de qualquer proposta de geoengenharia para que consequências não intencionais sejam evitadas. Cada proposta descrita abaixo seria diferente das demais em sua eficiência potencial, complexidade, custo, considerações de segurança e efeitos desconhecidos sobre o planeta, e todas elas deveriam ser cuidadosamente avaliadas antes de serem implementadas. Apesar disso, nenhum esquema proposto foi testado propositadamente, mesmo como um estudo piloto em pequena escala e, portanto, a eficiência, custo, segurança ou escala de tempo de qualquer esquema nunca foi avaliado.