近年来,全球气温的上升速度出现了明显的加快趋势,尤其是自2010年以后,全球变暖的速率较前半个世纪显著提升。与此同时,东亚尤其是中国积极采取了一系列严格的空气污染控制措施,大幅减少了大气中硫酸盐气溶胶的排放。大量先进的地球系统模型模拟及观测数据分析显示,东亚地区的这一气溶胶清理行动,虽然显著改善了环境质量,却也在一定程度上促成了全球气候变暖的“未掩盖”效应,即使温室气体持续增加的背景下,减少气溶胶排放加速了气温的升高。气溶胶是空气中悬浮的微小颗粒,主要包括硫酸盐、黑碳、有机碳和其他矿物质,它们可以直接散射太阳辐射或通过影响云形成和性状间接改变地球辐射平衡。特别是硫酸盐气溶胶通过增加大气反射率,减少太阳辐射到达地面,从而实现显著的冷却效应。然而,当这些冷却剂被快速移除,之前被气溶胶掩盖的温室气体效应就会暴露出来,导致全球气温更快上升。
根据一项发表在2025年《Communications Earth & Environment》期刊上的研究,通过八个基于CMIP6的地球系统模型进行的区域气溶胶模型对比实验清楚展现了这一过程。研究人员模拟了2015年至2049年期间东亚地区硫酸盐气溶胶排放减少的情况,并对比了实际观测到的排放趋势和大气光学厚度变化,在全球范围内发现了年均约0.07摄氏度的显著增温响应。具体地,东亚地区(大致涵盖20度到35度北纬,95度到133度东经)自2010年以来硫酸盐气溶胶排放量减少约75%,对应减少了约20百万吨每年的二氧化硫排放。这促使该地区的气溶胶光学厚度显著下降,增加地表接收到的太阳短波辐射,未被反射的能量增加导致局部乃至全球气温升高。除了全球增温,这些减少气溶胶的排放还引发了北太平洋的明显变暖。北半球冬季(12月至次年2月),北太平洋及北美部分区域的温度升高趋势在模拟中表现尤为突出,与观测相符。
该区域的高云性和低云性变化受到气溶胶-云相互作用的显著影响,尤其是云量的减少进一步降低了区域的反照率,强化了吸收的太阳能量。此外,气溶胶减少还带来了降水模式的变化,主要表现为东亚夏季降水的增强及北太平洋风暴轨迹带的湿润化。全球范围内,降水量伴随温度升高呈现一定的增长,体现了水循环的应答,这对于区域水资源和生态系统均有重要影响。模拟结果还显示,气溶胶排放调整同样改变了地球辐射能量平衡中的顶层大气辐射差异(即辐射不平衡),这是支持海洋热量积累增加及气温快速上升的重要机制。观测资料和再分析数据间的差异指向了东亚气溶胶排放减少区域及其影响范围,增强了气溶胶变化与辐射平衡加剧之间的关联。尽管东亚清洁空气政策取得了显著环境和健康效益,同时也凸显了气溶胶排放对气候冷却的“遮蔽”作用,但这一效应的消失导致人类活动引发的温室气体效应暴露得更为清晰,造成理解气候系统复杂反馈的挑战。
除此之外,还有其他人为因素,例如近年甲烷浓度的加速增长和2020年以后全球航运硫排放量下降,也对全球变暖速率带来影响,但其贡献在时间尺度和空间分布上与东亚气溶胶减少明显不同,且其全球平均辐射效应较东亚气溶胶减少更为有限。未来,随着东亚气源控制继续推进,硫排放预计将进一步减少,但减排空间趋于饱和,因此气溶胶对近十年全球气候变化的额外贡献会递减。值得注意的是,目前对气溶胶-云相互作用的非线性反馈和区域层次响应仍存在较大不确定性,进一步研究将有助于量化这种复杂的气候反馈机制。与此相关的是,气溶胶及其前体排放的全球格局变化也反映了各国之间空气污染治理差异,例如此前欧美与印度地区的排放趋势变化,均对全球气候产生影响。对东亚气溶胶减少与全球气候系统演变的认识,不仅具有科学研究价值,还为国际气候政策提供了重要参考。在推动减排温室气体的同时,应充分考虑气溶胶清理带来的即时气温响应和潜在气候反馈,促进更加综合的气候风险管理和环境治理策略制定。
综上所述,东亚地区的气溶胶清理行动在改善空气质量和公共健康的同时,可能成为近十年来全球变暖加速的重要因素之一。对气溶胶排放变化的深入监测与高分辨率气候模拟,将助力科学界更准确地预估未来气候变化趋势,支撑全球气候治理做出科学决策。随着研究的不断推进,我们期待更加细致地探明气溶胶与气候间的复杂交互,推动全球绿色、低碳转型和可持续发展进程。