在全球气候变化的复杂机制中,大气气溶胶扮演着既冷却又加热地球表面的双重角色。气溶胶主要通过反射和吸收太阳辐射来调节地球的能量平衡,其中硫酸盐类气溶胶具有显著的冷却效应。这种冷却效应部分抵消了温室气体导致的全球变暖。然而,随着东亚特别是中国在过去十余年内实施大规模空气污染控制政策,硫酸盐气溶胶排放量急剧下降,导致其冷却效应显著削弱,进而“解除了”温室气体驱动的温室效应,促进了全球变暖速率的提升。多项前沿研究采用八个现代地球系统模型(Earth System Models,ESMs)的多集合模拟,首次系统量化了这一区域性排放减少对全球气候的影响,揭示了东亚气溶胶治理与全球气温加速升高之间的直接联系。根据这些模拟结果,自2010年以来,东亚地区硫酸盐排放量减少了约75%,对应年排放降幅达20太克(SO2),这使得全球平均气温在未来几十年内额外升高了约0.07摄氏度。
虽然看似幅度不大,但这在全球变暖总体趋势中的“提速”作用却非常关键。区域气候影响表现尤为突出,东亚附近甚至北太平洋海域冬季气温升高显著,并伴随海面温度异常增加,推动了北半球特别是北极地区的寒区变暖,这与观测所显示的北极放大效应相符。卫星遥感数据显示,随着气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)的显著下降,地表接受到的太阳短波辐射增加,从而促进了区域变暖。东亚气溶胶排放的减少还导致了大气的辐射能量不平衡,卫星测量的地球顶层大气(Top-of-Atmosphere,TOA)的辐射不平衡显示,能源吸收增加,印证了气溶胶清理对气候系统内能量流动的影响。此外,模型模拟揭示东亚排放变化对降水模式的影响,引发了北太平洋沿岸地区及东亚夏季降水的增加,并引致南北半球间热量分布的重新调整。过去几十年,在欧美地区气溶胶排放逐步减少的同时,东亚成为全球主要的气溶胶排放源。
随着东亚空气质量政策的强化,减少了硫酸盐和其他气溶胶粒子的排放,这不仅是地区环境治理的成功,也是全球气候系统调节的重要因子。值得注意的是,东亚气溶胶排放变化发生的时间节点与全球变暖速率加快存在高度时间上的一致性。全球数据表明,1980年至2010年间全球气温上升速率稳定在每十年约0.18摄氏度,而在2010年至2023年间,这一速率提升到了约0.25摄氏度每十年,台湾等地的气温记录甚至接近或创下历史新高。通过对比观测数据和模型结果,东亚气溶胶的减排贡献约占新加速变暖速率的五分之一左右。这表明气溶胶治理的气候副作用不可忽视,对全球变暖的“遮蔽效应”解除后,地球迅速追赶温室气体排放驱动的温度上升。除了东亚地区,全球其他区域也经历了类似的气溶胶排放变化,尤其是国际航运业自2020年起采取减少硫排放的强硬政策,同样引发了气溶胶负辐射强迫的降低,从而带来一定的增温效应。
不过规模尚不足以掩盖东亚这一地区对全球变暖趋势的影响。科学界普遍认为,气溶胶对气候的影响,尤其是通过云过程间接效应,存在较大的不确定性。云层的形成和反射能力受到气溶胶浓度和性质的复杂调控,且不同模式间结果差异较大。多模组多集合模拟的使用有效缓解了这一不确定性,提供了更为可靠的气候响应估计。未来东亚乃至全球气溶胶排放趋缓,将逐渐减少其对气候的冷却作用,全球气温的持续升高趋势也难以逆转。更值得关注的是,气溶胶减少虽然短期内加剧了温室气体效应,但从长期看有助于改善空气质量,减少呼吸系统疾病和其他健康风险。
这种气候与公共健康之间的权衡,成为制定未来环境和气候政策的重点。伴随着净零排放目标的推进,如何协调气溶胶排放减少与温室气体减排的关系,是气候治理的重大挑战。科学界呼吁加强区域与全球层面的协同合作,优化减排路径,结合大气监测、卫星观测和先进模型,持续跟踪气溶胶与气候的交互影响。同时,公众应提高对气溶胶污染治理带来的意外气候影响的认识,促进多元化知识传播。东亚气溶胶清理行动的气候效应不仅是区域环保措施的直接反馈,也折射出全球气候系统的复杂性和相互关联性。这一发现促进了对空气污染和气候变化综合效应的认识深化,开辟了气候科学研究的新方向。
未来的科学研究需进一步细化气溶胶种类区分及其空间分布变化的气候反馈机制,特别是针对云物理过程、区域气候异常及海洋反馈的综合研究。与此同时,政策制定者也需要将气溶胶治理纳入整体气候行动框架,权衡空气质量改善与气候变暖之间的关系,制定更具前瞻性和灵活性的环境治理策略。总体来看,东亚气溶胶治理的成果为区域空气质量改善立下汗马功劳,但其对全球气候造成的“清洁代价”凸显了人类活动对地球系统的深刻影响。气溶胶与气候的复杂耦合提醒我们,环境问题需要综合视角和科学引导,才能实现生态健康与气候稳定的双赢目标。