随着全球变暖趋势日益明显,科学家们不断关注各种人为活动对气候变化的贡献。值得注意的是,东亚地区特别是中国,自2010年以来积极推进空气污染治理,大幅减少了硫酸盐气溶胶的排放。这种气溶胶的减少一方面带来空气质量的改善,但另一方面也可能削弱了大气对太阳辐射的反射效应,从而引发全球和区域气温的升高。最新研究通过八个先进地球系统模式的模拟结果显示,东亚气溶胶排放的减少可能是导致2010年以来全球气温加速上升的重要因素之一。 气溶胶,尤其是硫酸盐气溶胶,具有较强的反射太阳辐射能力,对地表能量平衡起到冷却效果。工业革命以来,人类活动排放大量气溶胶,在一定程度上抵消了温室气体引发的变暖。
然而,近年来随着东亚严格空气监管政策的实施,该地区硫酸盐气溶胶排放量急剧下降,约降低了75%。这导致地球系统中反射辐射量减少,表面接收更多太阳能量,表现在全球年均气温上升了约0.07摄氏度。 多模型模拟表明,东亚气溶胶排放减少带来的影响不仅局限于中国及其邻近地区,还波及到北太平洋和北美,形成跨区域温度上升的综合效应。具体表现为夏冬季节中国东部和北部附近的局地升温显著,同时北太平洋海域气温明显升高。东亚气溶胶排放变化还影响了云层结构,尤其是北太平洋低云层的覆盖和反照率,这进一步放大了区域及全球的辐射强迫。 卫星观测数据支持了模拟结果,监测到自2010年代起东亚上空气溶胶光学厚度(AOD)明显下降,与模型中模拟的硫酸盐排放变化趋势高度一致。
地面短波下行辐射量随之增加,促进地表升温。此外,全球顶部大气辐射不平衡(TOA radiative imbalance)也呈现上升趋势,反映地球系统吸收的能量增加,与气溶胶减少导致的反射性减弱密切相关。 东亚气溶胶清理对降水分布也产生了响应。研究发现,随着气溶胶冷却效应减弱,东中国及北太平洋风暴轨迹附近的降水普遍增加,全球水循环表现出加速迹象。同时,赤道辐合带(ITCZ)呈现北移趋势,符合北半球相对升温的理论预期。尽管降水变化因内在气候变率影响较大,但总体趋势与气溶胶排放减少的区域增温一致。
虽然东亚气溶胶的减少促进了近期全球变暖速率的提高,但这只是全球变暖多种驱动因素中的一部分。甲烷浓度的加速增长和国际航运业硫排放限制等因素也对气候系统产生了影响。不过,东亚气溶胶排放下降的影响程度显著,预计占据自2010年以来全球气温加速增长约三分之一的份额。 同时,研究指出模型间存在一定差异,主要源于对气溶胶-云相互作用机制的不同处理以及区域气候反馈效应的复杂性。例如,云覆盖变化对辐射强迫产生关键影响,而不同模式对北太平洋低云的模拟各异,导致气温响应幅度存在较大变异。这提醒科学界未来需持续改进气溶胶微物理过程和云物理的耦合模拟。
未来展望方面,东亚气溶胶排放预计将继续降低,但下降速度将放缓。随着污染源的进一步控制和工业结构调整,硫排放技术趋于饱和状态,气溶胶对气候强迫的边际贡献或将递减。此背景下,全球温室气体排放的控制依然是遏制气候变暖的核心举措。 综上所述,东亚地区的气溶胶清理行动在改善区域空气质量的同时,也不可避免地促进了全球气温的上升。这一发现强调了气候系统复杂的相互影响关系,提示全球气候政策需综合考虑大气污染治理与气候变化响应的双重效益与副作用。未来加强多模式、多观测数据融合分析,深化对气溶胶气候效应的科学理解,将为精准应对全球气候变化提供坚实基础。
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