近年来,全球变暖的加速趋势引发了气候科学界的广泛关注。自2010年以来,全球平均陆地和海洋表面温度的上升速度显著高于过去几十年。这一变化背后既有温室气体浓度不断增加的持续影响,也包含其他因素的共同作用。近期发表的一项包含八个地球系统模式的多模型对比研究提供了新的视角,揭示了东亚地区大规模气溶胶排放减少在全球气候变暖中的重要作用。自工业革命以来,气溶胶作为一种受控人工排放颗粒物,通过反射太阳辐射和影响云的形成,对地球的能量平衡和气候系统发挥了显著的冷却效应。这种冷却效应被认为部分抵消了温室气体带来的变暖影响。
然而,随着中国等东亚国家为改善空气质量而采取严格的污染物排放控制措施,特别是硫氧化物(SO2)和其前体气体的显著减少,气溶胶的冷却作用开始减弱。最新的遥感观测显示,自2010年以来,东亚地区气溶胶光学厚度(AOD)有明显减少,反映出气溶胶载量的显著下降。对应的,地球系统模型的模拟表明,这种减排导致地面接收太阳短波辐射增加,从而引发地表快速升温。多模式模拟结果显示,东亚气溶胶排放减少所引发的全球年平均气温升高约为0.07°C,且不确定范围内的变化对近十年来全球变暖加速趋势起到关键推动作用。该气温上升的空间分布显著,主要集中在东亚及北太平洋地区,甚至影响到北美和北极区域,表现出该区域气溶胶排放变化对远距离气候影响的复杂传递机制。具体机制方面,气溶胶的减少减少了其对太阳辐射的散射和吸收作用,同时通过改变云的形成过程和属性,进一步减少了云的反照率,加剧了到达地面的辐射强度。
此外,模拟中还发现全球年降水量有所增加,反映出水循环系统对变暖的响应,而东亚区域夏季降水增多尤为显著。过去几十年中,东亚成为全球最大的气溶胶排放区域,其排放量的显著变化不仅影响本地气候,同时通过大气环流和海洋反馈机制,影响远距离区域气候。东亚排放清理政策的实施是世界范围内空气质量治理的重要范例,但其气候副作用不应被忽视。气溶胶减少虽改善了空气质量和人类健康,却无意间减弱了对抗温室效应的“遮蔽效应”,导致全球及区域气温迅速上升,反映出环境治理与气候变化之间的复杂权衡。一系列观测与模拟对比结果证实,东亚气溶胶清理促使地面对太阳短波辐射的吸收增加,使得地球顶层大气的辐射平衡出现正向扰动,即净能量吸收增加,从而加速了全球系统的能量积累与热量升高。相关卫星数据(如CERES辐射测量器)也展示了2000年代以来北太平洋地区辐射平衡的明显变化,配合ERA5再分析数据支持了这一结论。
值得注意的是,尽管目前东亚的气溶胶排放仍在下降趋势中,但减排速度已明显放缓,可用剩余减排潜力有限。未来几年内,气溶胶减少对全球变暖的贡献可能会趋缓,但短期内的影响已经显现且不可忽视。另一些并发的人为因素也在影响全球变暖速率。例如,甲烷浓度的加速增长和国际航运业自2020年起的硫氧化物排放限制,都在不同程度上影响全球辐射平衡和气温变化,但当前证据表明,这些影响相较于东亚气溶胶清理作用,尚处于次要地位。分析不同气溶胶组分的气候影响显示,硫酸盐气溶胶对辐射冷却效应贡献最大,其减少最能解释东亚气溶胶变化后全球变暖的局部增强。各气象模式对气溶胶-云相互作用的处理差异,是导致模拟结果间温度响应不一致的主要原因之一,尤其在北太平洋低云区域更为明显。
研究还强调了内部气候变率对气溶胶气候响应信号的掩盖效应,要求模型采用大样本集合模拟以获得稳健结论。在气候政策制定层面,这一发现对未来空气污染控制及气候变化应对策略具有重要启示。尽管减少气溶胶排放是改善公众健康和生态环境的必要措施,但同时需加强温室气体排放管理,以避免气溶胶冷却效应消退带来的气候反弹。综合分析气溶胶与温室气体的相互作用,有助于制定科学合理的多目标策略,实现环境质量和气候稳定的双重目标。生态系统和人类社会应对气溶胶减少和气候变暖的连锁反应,也需增强监测和适应能力。未来研究需进一步细化东亚及全球不同区域气溶胶种类、排放和转化过程,提升气溶胶-云反馈和辐射效应的模拟精度,深化气溶胶清理对区域大气成分、云降水过程和海洋环流的复杂影响理解。
此外,加强卫星和地基观测数据的融合,以及长期气候数据的解析,将为气溶胶与气候变化的因果关系提供更直接的实证支持。总结来看,东亚气溶胶排放大幅减少是近期全球气候系统变化的关键驱动之一,促使隐藏的温室气体变暖效应显露,加速了全球和区域性的气温攀升和水循环响应。这一发现不仅揭示了空气污染治理和气候变暖之间的动态联系,也为未来全球环境治理路径提供了政策和科学依据。随着国际社会努力实现“碳中和”和“空气质量改善”的双重目标,合理权衡气溶胶排放控制与气候变化缓解之间的关系,变得尤为重要。展望未来,加强跨区域、多模型、多数据源的综合研究将是科学界应对全球气候变化挑战的关键。