近年来,全球气温上升的趋势愈发明显,尤其自2010年以后,地表温度的升温速度出现了显著的加快。这一现象引发了科学界的广泛关注,研究试图找出导致全球变暖速率变化的因素。东亚,尤其是中国,自上世纪80年代以来经历了工业化高速发展,随之产生的空气污染问题日益突出。为改善空气质量,国家和地方政府实施了多项污染治理措施,尤其针对硫磺氧化物(SO2)的排放采取了严厉限制措施,显著减少了气溶胶及其前体物的排放。气溶胶,主要指大气中的悬浮微粒,包括硫酸盐、硝酸盐、有机碳和黑碳等,历史上对调节地球辐射平衡起到了重要的“冷却”作用。它们通过直接散射阳光和影响云的反射率,能够部分抵消温室气体带来的升温效应。
随着东亚地区气溶胶排放量大幅减少,这段冷却效应逐渐减弱,导致所谓的“未遮蔽”温室气体变暖效应得以显现,成为推动全球变暖加速的主要原因之一。科学家利用包括八个全球地球系统模型(Earth System Models)及大规模模拟试验的区域气溶胶模型互比项目(RAMIP),结合多模式和多成员套件模拟,系统量化了东亚气溶胶排放减少对全球气候系统的影响。RAMIP模拟结果显示,自东亚区域(尤其是中国大陆)约2010年起实施的气溶胶排放减排政策,使得当地硫酸盐排放量减少了约75%,减排幅度约为每年20万吨SO2。这种规模的减排在模拟期(2035年至2049年)的全球范围引起年均约0.07摄氏度的地表温度升高,足以显著推动目前观察到的全球暖化速率的提升。具体而言,2010年至2023年期间,全球平均地表温度升温速率增加至约0.25摄氏度每十年,较1980年至2010年前的0.18摄氏度每十年显著上升。东亚气溶胶清理的贡献估计占到了这段期间新增升温的相当一部分。
地理空间上,模拟与观测均显示,东亚气溶胶减排导致的温度升高在东亚沿海地区及北太平洋海域尤为明显,符合气溶胶排放源地及其影响扩散范围。冬季时节,北美洲和北极地区也显现出较为显著的升温,证实了气溶胶远传输及其对北极放大的潜在作用。云层与气溶胶的相互作用是影响这一过程的关键机制之一。气溶胶减少导致云的覆盖率与反射率下降,使得更多的太阳辐射得以抵达地面,从而加剧了区域乃至全球的能量积累。卫星观测数据(如MODIS气溶胶光学厚度)和辐射平衡数据(如CERES)均支持这一结论。卫星观测显示,自2010年以来,东亚区域气溶胶光学厚度持续下降,而全球顶层大气净辐射不平衡则有所增加,表现为地球系统吸收的太阳能增多,进而驱动表面和海洋温度上升。
这种趋势与模型模拟的空间分布和幅度大致吻合,进一步强化了气溶胶清理对全球气候影响的可信度。除温度变化外,研究还发现伴随气溶胶减少的还有全球降水模式的显著调整,表现为全球范围内的温度相关湿润反应,特别是东亚及北太平洋地区夏季降水有所增强。这体现了气溶胶对大气水循环的间接调节作用,影响风带和降水分布,对区域气候具有深远意义。虽然东亚的气溶胶减排改善了空气质量,减少了呼吸系统疾病和其它污染相关健康问题,但其对全球气候的双刃剑效应同样不容忽视。空气污染治理无疑是关键且必要的公共政策方向,但认识到气溶胶减少所导致的全球变暖“加速”效应,有助于制定更加全面的气候与环境政策。展望未来,随着东亚地区气溶胶排放持续降低,气溶胶调节的冷却效应将逐步减弱,全球气候系统或将进一步暴露于温室气体的完全强迫之下,导致气温持续走高。
值得关注的是,目前已有证据表明气溶胶对气候的响应并非简单线性,特别是在云和气溶胶复杂相互作用机制方面仍存在较大不确定性。不同气候模型对气溶胶变化引起的温度和辐射反应存在较大差异,表明未来的研究需深化对气溶胶影响路径的认识,包括气溶胶的吸收特性、粒径分布以及与云的凝结核作用等方面。政策制定方面,应兼顾空气质量改善与气候变化减缓的双重目标。除了控制气溶胶排放之外,更需加强对温室气体排放的管控和减缓,避免因气溶胶“清洁”而导致的温室气体影响被“解除屏蔽”引发的温度快速上升风险。同时,增强对气溶胶气候效应的观测监测能力,利用前沿卫星技术和地面测站对气溶胶性质及其气候反馈实施精准评估,对预测未来气候走向具有重要帮助。全球气候系统的变化涉及多重因素的综合作用,东亚气溶胶清理仅是其中关键一环,但其所引起的全球变暖加速效应提醒世人,气候变化治理需要全方位、多渠道的策略与合作。
国际社会应协同努力,实现空气污染控制与气候应对的最佳平衡,推动全球迈向可持续的低碳未来。总结来看,东亚特别是中国近年来大幅减少气溶胶及其前体排放,极大改善了地区空气质量。然而,这一努力也带来了全球表面温度加速升温的负面影响。科学模型与卫星观测同步揭示了这种气溶胶清理引发的辐射平衡变化及对应的温度和降水响应。认识并应对这一复杂关系,是未来气候政策制定和科学研究的重要挑战。随着更多高精度模型和观测数据问世,预计将进一步深化对东亚气溶胶及其全球气候影响的理解,为实现人类健康与地球气候双赢奠定坚实基础。
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