近年来,随着经济的发展和环境保护意识的提升,东亚地区尤其是中国实施了一系列严格的大气污染治理措施,显著减少了气溶胶及其前体物质的排放。气溶胶是悬浮在大气中的微小颗粒物,主要包括硫酸盐、黑碳、有机碳等,能够散射和吸收太阳辐射,并通过影响云的性质和覆盖范围,从而调节地球的能量平衡。多年来,气溶胶被广泛认为是“全球变暖的冷却剂”,能够部分抵消温室气体排放带来的升温效应。然而,随着东亚气溶胶排放的大幅削减,对全球气候系统的这种冷却影响正在减弱。这种现象被称为“气溶胶清洁带来的全球变暖加速效应”。 基于最新发表于《Communications Earth & Environment》期刊上的一项权威研究,科研团队通过使用八种先进的地球系统模式进行多组模拟,揭示了东亚地区硫酸盐气溶胶排放自2010年以来约减少75%带来的气候影响。
研究发现,这一排放削减导致全球年平均地表温度快速升高了约0.07摄氏度,同时对海洋表面温度结构及大气的辐射平衡产生了显著影响,尤其在北太平洋地区的温度上升尤为明显。这些模拟结果显示,东亚气溶胶清洁是近年来全球变暖加速的主要驱动力之一。 气溶胶对气候的影响复杂多样。一方面,硫酸盐等散射型气溶胶能够反射阳光,降低抵达地球表面的太阳辐射量,进而冷却地表。另一方面,某些黑碳气溶胶通过吸收光线,具备升温效应。气溶胶还能影响云的形成和特性,进一步影响地球能量收支。
过去几个世纪,工业革命以来的大气气溶胶排放显著增加,因其强烈的冷却效应,在一定程度上遮掩了温室气体导致的升温趋势。尤其在20世纪后半叶,欧美地区的气溶胶排放高峰期明显减缓了全球变暖速度。 然而,自21世纪初起,全球气溶胶排放格局发生显著转变。随着欧美采取严格的环保政策,气溶胶排放大幅减少,而中国和印度等新兴经济体的排放量迅速上升,成为全球气溶胶排放的重要来源。面对严重的城市空气污染危机,东亚国家尤其是中国加大了治理力度,积极推动清洁能源、工业减排和机动车排放控制,取得了卓越成效。最新的排放数据表明,中国硫酸盐气溶胶排放自2010年以来已减少了约20 Tg/年,相当于排放量的75%。
这一深远的变化不仅改善了局地空气质量与公众健康,也通过它对气候系统的调用,引发了全球气温变化的新格局。 学术界长期关注气溶胶排放变化对气候的响应时间尺度及空间分布。过去,相关研究多依赖于单一模式或理想化平衡模拟,难以准确量化区域性排放变化对全球气候的直接贡献。此次东亚气溶胶排放减少与全球增温加速之间的明确联系,正是借助了RAMIP(区域气溶胶模型互比项目)提供的多模式大规模集合模拟,涵盖了2015至2049年期间的情景并进行了多成员模拟,从而有效捕捉了模型不确定性和内部气候变率的影响。 研究结果表明,东亚气溶胶清洁通过降低大气中反射太阳辐射的粒子浓度,减少了对太阳能的散射与反射,使得地表接受更多的太阳能,进而升高了地表温度。此效应在东亚附近区域表现尤为明显,夏季局部地表温度升幅达到约1摄氏度,同时北太平洋地区也显示出显著的升温趋势,波及乃至影响到远至北美部分地区和北极圈的温度。
后者尤其反映出气溶胶远程输送及其对气候系统复杂反馈的作用,体现了气溶胶与云相互作用等非线性过程的影响力。 此外,研究还指出,东亚气溶胶排放减少引起的气候影响伴随着水循环的增强,全球平均降水量出现略微增加,符合气候系统对升温的典型回应。当气溶胶清洁“解开”夏季强冷却作用,伴随的水循环加剧可能带来更为剧烈的极端天气和水资源供需分布变化,值得未来重点关注。 在现有温室气体浓度持续快速增长的大背景下,东亚气溶胶减少促使的这种“遮掩效应”减弱,是全球气温加速升高的重要推手。统计数据显示,2010年以来全球气温升幅率明显超过过去三十年的平均水平,东亚气溶胶的净清洁贡献就占了0.05摄氏度每十年左右,约为总增速提升部分的一半。诚然,这不能否认其他因素如甲烷浓度变化、国际航运排放限制等对近期气候的影响,但东亚气溶胶的作用显著且持续。
卫星观测也为这一结论提供支持。地球辐射预算卫星CERES数据显示,近十年来北太平洋区域的顶层大气辐射不平衡呈现明显增加趋势,这意味着那里吸收和储存的能量更多,与气溶胶减少引起的辐射通量改变高度契合。对比再分析数据亦显示出相关区域性变化,表明气溶胶及其与云相互作用的减弱,是导致该区域热量积累的重要因素。 展望未来,东亚地区预计气溶胶排放将继续缓慢下降,但速度已远不及2010年代初期猛烈。东亚硫酸盐排放潜在减少空间有限,短期内其对全球气候升温速度的推动作用或将减弱。然而,气溶胶对气候的非线性影响机制尚未完全洞察,且综合考虑气溶胶类型和排放模式的动态变化,气候反馈可能保持高度复杂,需依赖更详细观测与高分辨率模式进一步研究。
综上所述,东亚气溶胶清洁不仅改善了区域环境和健康,更在全球气候系统中产生了意想不到的副作用——推动了新一轮全球变暖节奏的加快。这个复杂的“双刃剑”效应提醒人类社会在环境治理时须同步强化温室气体减排力度,科学权衡和协调多种气候作用机制,避免短期局地改善掩盖了长期全球的气候风险。未来应持续关注气溶胶与气候相互作用的动态演变,为全球气候治理提供坚实科学基础。