近年来,东亚地区,尤其是中国,实施了大规模的空气污染治理政策,显著减少了大气中硫氧化物等气溶胶前体物排放,从而造成了气溶胶浓度的大幅下降。这一变革极大地改善了区域的空气质量,减少了酸雨等环境问题,然而科学家们通过多模式耦合地球系统模型发现,这次气溶胶清理行动也对全球气候产生了深远影响。据最新的多模型集合研究估算,自2010年以来东亚硫化物排放减少约75%,导致全球平均气温加速上升约0.07摄氏度,对近十多年全球变暖速率的提升起到了显著推动作用。 从气溶胶的气候作用机制来看,硫化物气溶胶作为典型的反射性颗粒物,能有效反射太阳短波辐射,增强云的反照率,从而降低地表接收的太阳能量,表现为地表降温效应。这种冷却作用在过去工业化进程中曾部分抵消温室气体排放带来的升温压力。然而,随着东亚尤其是中国自2010年左右开始实施严格的清洁空气政策,硫氧化物排放量的持续减少导致气溶胶浓度相应下降,地球表面反照率降低,太阳辐射照射增强,温室气体引致的升温效应开始逐步显现,被称为“掩盖效应的解除”。
具体来说,使用八种主流CMIP6地球系统模型构成的RAMIP(区域气溶胶模型对比项目)套件,科学家通过比较正常排放情景与东亚区域排放减少情景,在2035-2049年进行了跨模型分析。研究结果显示,东亚气溶胶的减少不仅引发中国及邻近地区温度明显上升,尤其在夏季和冬季,中国东部和北部的表面温度可提升接近1摄氏度。此外,这一气溶胶减少对远距离区域的影响同样显著,北太平洋区域冬季气温上升超过0.2摄氏度,甚至影响美洲西岸及北极地区的气候。这种区域性变暖模式也与遥感观测和气候观测数据展现的升温热点区域高度一致,印证了该区排放减少对显著温度变化的气候反馈作用。 除了温度,一些模型还捕捉到伴随升温的全球总降水量微弱增加,说明水循环强度有所上升。这种水循环的增强符合气候系统对温度升高的典型响应。
同时,数据还揭示北太平洋沿岸的云量和降水模式发生变化,进一步加剧了区域能量收支的变化,形成一个复杂的气候调节反馈。 在辐射平衡层面,气溶胶减少导致地球顶层大气净辐射不平衡增加,换句话说,地球系统对太阳辐射的吸收增加,增强了能量积累。模型估计这一辐射不平衡约为0.06瓦/平方米,相当于每十年地球系统能量吸收速度的上升。这一点与卫星观测的辐射计(CERES)数据表现出的北太平洋辐射变化趋势相吻合,进一步支持气溶胶减少直接影响气候系统能量动态的结论。 值得注意的是,东亚气溶胶排放的快速下降对全球变暖的放大效应,在时间上基本上是即时体现的。气候模型和研究指出,硫氧化物气溶胶的减少引起的气候反应主要发生在减排后头两年内,尽管部分气候反馈会持续多年,但整体的升温趋势很快便会呈现。
因此,2010年后加速的全球气温上升很大程度上反映了气溶胶掩盖作用的解除。 然而,这一现象体现了一种复杂的环境矛盾:气溶胶的减少显著改善了人类的健康和生态环境,但也导致了气候变暖的加剧。换句话说,治污的环保成效与气候保护目标之间存在一定的短期冲突,这在制定未来政策时需要注意权衡。云气溶胶相互作用和气溶胶化学性质的多样性使得该领域仍存在不确定性,尤其在预测未来减排路径对全球与区域气候的具体影响时,需要更加精细和综合的模型支持。 考虑到未来趋势和排放前景,东亚尤其是中国的硫氧化物排放量预计将继续下降,但下降速率已明显放缓。当前排放大约处于2010年水平的25%,接近该区域潜在的最低排放水平。
由此,未来东亚气溶胶清理对全球变暖加速的边际贡献将逐渐减弱。 除此之外,全球范围内其他人类活动对气候加剧的影响也不可忽视。比如,甲烷浓度的快速上涨也对温室效应产生影响,但甲烷对近期变暖的贡献相对稳定,没有显著提高。航运业于2020年实施的硫排放上限政策也导致硫排放明显减少,不过其对全球变暖速率的影响尚存在争议且时间相对较短。 总结来看,东亚气溶胶大规模治理行动作为改善环境质量的关键举措,同时无意间揭示了气候系统中隐藏的复杂交互,彰显了气候与空气质量治理的相互关联性和政策制定中的挑战。未来,科学界须进一步深化对气溶胶与气候相互作用机制的理解,优化全球气候模型参数,积极推动减排策略的跨领域整合,让环境保护与气候稳定目标得以平衡推进。
在社会层面,公众对气溶胶治理成果的认知应涵盖其双重效应,强化科技和政策的沟通,为科学决策提供充足依据。综上,东亚气溶胶清理不仅是区域环保的伟大成就,也为理解人类活动如何调节地球气候系统提供了重要启示,促使全球气候治理进入一个更加复杂而关联紧密的新阶段。