近年来,东亚尤其是中国在空气污染治理领域的积极努力引发了全球科学界的广泛关注。这些努力不仅显著降低了硫化物和其他气溶胶前体的排放,还对全球气候系统产生了深远影响。研究显示,由于气溶胶数量的减少,地球大气中的“遮蔽效应”减弱,导致温室气体引发的升温趋势被部分“解开”,从而加速了全球变暖的脚步。东亚气溶胶污染的清理,虽明显改善了区域空气质量,有助于公共健康,却意外成为全球变暖加速的关键驱动力之一。多达八个先进的地球系统模型参与的区域气溶胶模型对比项目(RAMIP)的最新模拟成果证实,东亚自2010年以来近75%的硫酸盐气溶胶排放减少,使全球表面平均温度在2035年至2049年间升高了约0.07摄氏度。虽然数字看似微小,但其对全球气候趋势的推动作用不容忽视,特别是在持续增加的温室气体负荷背景下。
这种变化不仅局限于东亚大陆,还显著影响了北太平洋的海域温度,进一步带来包括北美西海岸在内的海洋气温升高。此外,遥感卫星资料揭示,自气溶胶排放减少以来,地球辐射能量不平衡明显增加,这意味着大气对太阳辐射的吸收能力增强,地表获得的热量更多,促进了整体变暖。气溶胶通过散射阳光和增强云反照率,对地球表面起到了散热的调节作用。东亚地区的排放减少直接削弱了这种冷却效应,使得原本被气溶胶覆盖的温室气体效应显现出来。历史上,20世纪中期以来的快速工业化带来了大量硫化物和黑碳等气溶胶排放,这些气溶胶在促进空气污染的同时,也产生了显著的气候冷却效应。然而,随着东亚国家采取严格的空气质量政策,这一平衡被打破。
中国自2010年起持续减少硫氧化物排放,约减少20万吨每年,导致区域大气气溶胶光学厚度明显降低。气溶胶减排虽提高了空气透明度,使得更多的太阳辐射直接达到地表,但也使温室气体驱动的升温效应“脱罩而出”,引发了全球范围内温度上升速度的加快。与此同时,降水格局也因气溶胶变化产生相应调整。气溶胶减少增强了局地及区域的水循环,带来降水量的增加,尤其是在东亚夏季。这种湿润环境变化进一步影响了局地生态系统和农业生产。值得注意的是,尽管东亚气溶胶排放减少的气候影响显著,但全球其他地区的气溶胶排放趋势同样复杂。
欧美地区由于环境法规严格,排放量已持续下降多年,而南亚地区的排放量则在加速增加,造成全球气溶胶分布和辐射强迫的区域性变化。通过RAMIP多模式模拟,研究者能够隔离东亚气溶胶排放变化对全球气候的直接贡献,剔除其他地区复杂交错的因素。结果表明,东亚气溶胶清理引发的年均全球升温约占自2010年以来全球升温加速的一半左右。展望未来,东亚地区仍被预计会继续减少硫化物等气溶胶排放,但减幅将逐渐放缓。随着气溶胶影响趋于饱和,温室气体增温的绝对贡献将更加凸显,全球变暖速度或将保持高位,甚至进一步加速。政策制定者在权衡空气质量改善与气候变化影响时面临两难境地。
改善空气质量带来的健康和生态效益显而易见,但气溶胶减少所释放的温室气体潜在热效应意味着气候目标实现难度加大。科学界因此呼吁综合性气候策略,兼顾减排行动与健康效益。最新研究还强调了区域气溶胶与气候之间复杂多样的物理机制,包括气溶胶与云的相互作用,以及由此导致的辐射平衡变化。北太平洋海域所观察到的云量减少与辐射收支增加的现象,清晰反映了东亚气溶胶排放变化所引发的跨区域气候反馈。整体来看,东亚气溶胶清理作为21世纪全球环境治理的成功范例,不仅展现了区域治理的成果,也带来了全球气候的新课题。未来强化国际合作、优化多污染物管理,以及增强气溶胶对气候影响的科学认识,将为实现全球碳中和和气候稳定提供关键支持。
气候系统的复杂性注定了局部的环境改善与全球气候变化之间存在权衡和时间差,只有通过持续的科学研究与政策创新,才能最大化环境与气候协同效益。