近年来,全球气温上升速度出现明显加快趋势。科学家们不断追寻背后的原因,以期更准确理解气候变化的驱动机制。东亚,尤其是中国主导下的空气污染治理行动,通过大幅减少气溶胶和其前体物质的排放,正对全球气候产生深远影响。这种影响不仅局限于区域层面,甚至在更大范围内揭示了人类活动如何在改善空气质量的同时,引发全球变暖速度的提升。 气溶胶在大气中扮演着重要的角色,它们能够散射和吸收太阳辐射,部分降低地表温度,从而对抗温室气体引起的变暖效应。硫酸盐类气溶胶尤其具有显著的冷却作用。
东亚尤其是中国,自20世纪后期以来,曾是全球最大的硫化物排放地之一,这些气溶胶通过反射阳光和影响云的性质,抑制了温室气体带来的升温效应。 然而,随着社会经济的发展和公众对环境质量的需求增加,东亚地区实施了严格的空气污染控制政策,特别是削减二氧化硫(SO₂)排放的行动。自2010年起,东亚地区的硫化物排放量减少了约75%,这使得气溶胶浓度迅速下降。卫星数据和地面监测均显示这一趋势,特别是在中国部分地区,气溶胶光学厚度显著降低,反映了空气清洁措施的成效。 有趣的是,这一改善却伴随着全球平均地表温度的加速上升。多模式地球系统模拟研究显示,东亚气溶胶的大幅减少引起了全球平均气温近0.07摄氏度的升高,这一幅度足以成为2010年以来全球变暖速率提升的重要驱动因素之一。
更细致的研究发现,气温升高的区域集中在东亚附近及北太平洋地区,这与卫星观测到的辐射不平衡增加和异常的海洋表面温度趋势一致。 气溶胶对太阳辐射的遮挡效应具有短暂却直接的强烈冷却作用。减少这类气溶胶会使更多太阳辐射直接照射地表,导致局部及全球气温升高。此外,气溶胶通过影响云的形成和性质,也改变了地球的反照率。东亚的清洁空气行动减少了云中的气溶胶浓度,这影响了云的代谢和反照率,进一步降低了对太阳辐射的反射能力,增强了地球系统的吸收能量。 除了辐射平衡变化,研究还指出了气溶胶减少对水循环和降水模式的影响。
模拟结果表明,全球范围内伴随气溶胶减少出现了降水的微弱增加,特别是在东亚夏季季风区和北太平洋风暴轨迹附近。这种湿润度的提升与气温上升相一致,说明气溶胶变化不仅影响能量收支,还波及水循环系统,带来气候模式的局部调整。 值得注意的是,多个气候模型由于对云物理过程和气溶胶-云相互作用的不同模拟,导致对气温响应存在一定差异。部分模型对北太平洋低云层的模拟差异直接影响了模拟的气溶胶冷却效果和清理后温度变化的幅度。然而,整体趋势显示,东亚气溶胶排放显著减少后,全球变暖速率加快是一致性的发现。 在全球气候系统中,温室气体依然是主要的强迫源,但气溶胶变化在短时间尺度内为温度变化提供了重要的调节作用。
东亚地区曾是全球气溶胶排放的热点区域,其清洁行动导致的气溶胶减少,对全球辐射平衡的影响甚至超过了同期其他区域排放的变化,如国际航运业的排放缩减等。尽管其他因素也对气温变化有贡献,如甲烷浓度的变化等,但东亚气溶胶变化所引起的强迫效应在近十年间具有极高的重要性。 卫星观测和地面测量提供了不少证据支持模拟结果。例如,地球辐射预算长期观测仪器(如CERES)记录到北太平洋区域的辐射平衡增加,符合模型预测气溶胶减少导致的能量输入增强。再加上再分析数据对气溶胶以及云场变化的捕捉,为理解气溶胶治理与区域气候变化间的关系提供了强有力的支撑。 这一现象在气候政策制定中展现了复杂的权衡和挑战。
一方面,减少空气污染带来了显著的公共健康和生态环境效益,改善了空气质量和人民生活质量;另一方面,气溶胶减少所带来的“气候惩罚”——即气温加速上升——凸显了全球气候系统的耦合及非线性反应。在气候治理和空气质量管理中,如何兼顾短期健康改善和长期气候目标,依然是政策制定者面临的重要课题。 未来,随着东亚气溶胶排放持续减少及其他温室气体排放的变化,全球气候系统将继续演变。研究人员建议,后续观测和模型模拟应着重于提高气溶胶-云相互作用的过程理解,加强区域气溶胶排放变化对全球气候反馈的准确量化。此外,结合社会经济发展路径预测,梳理多要素共同作用对气候变化的影响,将更加有助于制定合理、科学的气候与环境政策。 总的来看,东亚地区气溶胶的大幅减少对全球气候系统产生了不可忽视的推动作用。
研究证实,这种气溶胶清理行动在改善空气质量的同时,使得隐藏在冷却效应背后的温室气体驱动的升温更加显现,加速了近十年来的全球气温上升趋势。这一发现不仅深化了对人类活动复杂影响的认知,也提醒全球环境治理需多方权衡,科学应对气候变化的多维挑战。