近年来,全球气候变暖的加速趋势引起了科学界和公众的广泛关注。表面温度的持续升高以及海洋热含量的增加不仅威胁生态环境,也影响人类社会的可持续发展。尽管温室气体排放是气候变暖的主要驱动力,但大气中气溶胶和它们的前体物质的变化同样对地球能量平衡产生重要影响。特别是在东亚地区,由于经济快速发展与环境治理举措的交织,气溶胶排放经历了复杂的变化过程,对全球气候产生了显著的反馈效应。东亚气溶胶清理行动,尤其是中国在过去十多年中大力推进的空气质量治理政策,带来了约75%的二氧化硫(SO2)排放减少。二氧化硫是硫酸盐气溶胶的重要前体,而硫酸盐气溶胶因其较强的散射阳光作用,在历史时期对地球表面温度起到了冷却效应的“遮蔽”作用。
随着SO2排放的降低,这种气溶胶的冷却遮蔽效应逐渐减弱,导致温室气体引发的温暖效果被“揭示”,从而加剧了全球变暖的加速。科学团队通过协调多达八个不同的地球系统模型和大量集合模拟,系统地分析了这一过程,揭示了气溶胶减排与全球气温上升之间的明确联系。模拟显示,自2010年以来,东亚硫酸盐气溶胶排放减少约20万吨/年,导致全球年均表面温度上升约0.07摄氏度,且这种升温速率的提升足以成为近十年来全球气温加速的主要因素。区域气候响应方面,东亚气溶胶排放减少不仅直接导致区域内显著的温度升高,也通过大气环流和辐射过程影响了北太平洋及北美沿海的温度趋势。特别是在北太平洋地区,模拟结果与卫星观测到的云量减少和短波辐射增加相符,进一步加剧了该区域的暖化。这些区域性的气候变化,显示了气溶胶对地球辐射能平衡的复杂调节作用。
值得注意的是,气溶胶的减少还伴随着降水模式的变化,全球整体湿润趋势与温暖相伴,东亚地区夏季降水显著增加,北太平洋风暴路径亦发生变化。这种水循环的调整对于生态系统和水资源安全具有重要影响。与此同时,高纬度地区,尤其是北极,受东亚气溶胶变化的远程响应表现出更为显著的增温态势,加速了极地放大的过程。研究还探讨了其他同时期的气候因素对近年全球变暖的贡献,如甲烷浓度的变化以及国际海运领域的硫排放调控等,但结果显示,东亚气溶胶的减少对2020年代早期的全球变暖加速起到了更为关键的作用。遥感数据和再分析资料揭示,在清理气溶胶导致的辐射平衡改变中,云-气溶胶相互作用具有重要地位。气溶胶减少降低了云的反射率和覆盖范围,进而使得更多的太阳辐射直达地表,证实了大气中微小颗粒物的气候调节能力。
不同地球系统模型中对云过程的表现差异,也反映出对气溶胶气候响应的模拟存在一定不确定性。这种不确定性提示未来研究需加强对云微物理过程的理解和表征。展望未来,虽然东亚地区的气溶胶排放预计将继续减量,但由于可减排的污染负荷趋于减少,其对全球变暖速率的影响预计将逐步减弱。与此同时,气溶胶与温室气体之间的相互作用将继续发挥作用,影响气候系统的演化。政策制定者需要在促进空气质量改善和控制气候变化之间找到平衡,防止因气溶胶减排带来的短期气温快速升高对社会经济和生态环境带来冲击。总之,东亚地区气溶胶清理的研究不仅深化了我们对气溶胶与气候系统相互作用的认识,也强调了区域环境管理措施对全球气候的潜在影响。
通过持续的跨学科合作与高精度模型模拟,将为应对全球气候变化提供更科学的指导和支持,推动实现碳中和与清洁空气的双重目标。