全球变暖是当今人类面临的最严峻环境挑战之一,而大气中的气溶胶变化则在其中扮演了复杂且重要的角色。东亚地区,特别是中国,过去几十年经历了快速的工业化和城市化,曾经是全球气溶胶排放的主要来源。气溶胶具有反射太阳辐射的能力,能在一定程度上掩盖温室气体引发的增温效应。然而,自2010年左右开始,中国等东亚国家采取了强有力的空气污染治理措施,导致二氧化硫(SO2)排放量大幅下降,进一步影响了大气中硫酸盐气溶胶的含量。最新研究显示,这种“气溶胶清理”行动虽改善了空气质量,但却可能无意中加速了全球变暖。本文基于2025年7月发表在《Communications Earth & Environment》期刊上的权威研究,详细解读东亚气溶胶减排对气候系统的影响机制、观测证据及未来展望。
气溶胶及其气候效应的背景气溶胶是空气中的微小颗粒物,既包括天然来源如尘埃、海盐和火山灰,也有人为排放,比如工业废气中的硫酸盐、黑碳等。硫酸盐气溶胶由于能反射太阳短波辐射及增强云的反射率(即所谓的“气溶胶-云相互作用”),起到了冷却地表的作用,使其成为大气中重要的负辐射强迫因子。自工业革命以来,人为气溶胶显著改变了地球的辐射平衡,据估计全球表面温度因气溶胶冷却效应而降低了约0.4摄氏度,部分掩盖了温室气体升温影响。东亚气溶胶排放的变化轨迹及成因在20世纪80年代后期,随着美国和欧洲的排放逐步减少,东亚国家特别是中国和印度成为全球最大的气溶胶排放地区。这使得东亚地区的气溶胶对区域乃至全球气候的影响日益突出。进入21世纪后,由于政府对空气污染治理的重视,中国实施多项大气污染防治政策,重点减少二氧化硫等气溶胶前体物的排放。
截至2010年后,东亚地区的SO2排放量下降了约75%,每年减少约20万吨,导致大气中硫酸盐气溶胶浓度相应降低。模型模拟揭示的气候响应针对这一排放减量,国际八大地球系统模式联合展开了区域气溶胶排放干扰实验。这些模型系统对比了假设维持高排放水平的基线情景和东亚气溶胶强减排情景的气候响应,跨越2015年至2049年期间。结果显示,东亚硫酸盐气溶胶排放的减少导致了全球年均地表温度平均升高约0.07摄氏度,这一效应大幅“解除了”温室气体被气溶胶掩盖的升温信号,促使全球升温速度自2010年以来显著加快。空间分布上,最明显的气温升高集中于东亚及北太平洋区域,伴随有北极地区的增温趋势增强。此外,降水量轻微增加,体现了水循环系统对气候变暖的响应。
卫星观测佐证东亚气溶胶减少的信号通过卫星遥感数据(例如MODIS气溶胶光学厚度观测)明确显示出东亚地区近十年来气溶胶浓度的显著下降。与此同时,地面和大气的短波辐射通量测量表明,该区域地表入射太阳辐射增加,验证了气溶胶冷却效应减弱的机制。对地辐射平衡顶部(TOA)能量不平衡的数据也证实了北太平洋及东亚附近区域的净辐射增加趋势,进一步支持气溶胶减排导致的能源吸收增长。更重要的是,这些变化与地面温度观测中的升温热点空间分布高度吻合,强化了气溶胶减排与区域及全球变暖之间的因果关联。气溶胶贡献的全球变暖加速与其他因素的比较除了东亚气溶胶排放的减少,同期全球甲烷浓度的增加及国际航运业SO2排放的减少等也参与了全球气候系统的调节。然而,甲烷浓度的变化率虽有所加快,但其辐射强迫整体贡献不及气溶胶信号显著。
而航运业SO2排放自2020年以来的强烈下降,虽然对近期的气候有潜在影响,但时间窗口较短,尚未对全球表面温度造成可明确识别的影响。东亚地区气溶胶管理政策的气候权衡自环境治理的角度,严格减排气溶胶前体物带来了显著的空气质量改善,有效减少了人群暴露于细颗粒物的健康风险,降低了雾霾天数和相关疾病发病率。但从气候威胁的角度来看,其间接导致了全球及区域升温加速的“解屏蔽”效应,构成一种政策选择的权衡。未来的气溶胶排放趋势虽然预计将继续呈现下降态势,但由于基础排放量已显著减少,其对气候温度的边际影响将趋缓。同时,气溶胶与云反应的非线性及区域性复杂响应,使得精确预测未来气溶胶清理对全球变暖速率的贡献仍存在不确定性。展望未来加强气候缓解措施与综合治理东亚及全球气候系统的挑战当前,东亚及全球范围内仍需要兼顾空气质量改善与气候变暖双重目标。
鉴于气溶胶排放的复杂气候效应,未来政策应加强对温室气体减排的力度,避免将气溶胶清理简单视为气候缓解手段,而应通过跨领域、跨地域合作推动全方位的气候与健康共赢方案。同时,增强高分辨率卫星观测及地表监测的覆盖与精度,结合先进气候模型模拟,加深对气溶胶-云-辐射相互作用的理解,使未来气候预测更加准确,助力全球适应与减缓策略的科学制定。总结近年来通过东亚尤其是中国的气溶胶排放大幅减少,相关地球系统模型与卫星观测证据表明,这一清洁空气行动现实中显著减少了硫酸盐气溶胶的冷却效应,导致全球及区域气温升高速率明显加快。东亚气溶胶清理具有解屏蔽性质,部分释放了温室气体的升温潜力,是2010年以来全球变暖加速的重要推动力之一。这一发现揭示了环境污染治理与气候变暖之间的复杂关联,强调在未来空气质量改善政策制定中必须综合考量气候影响,推动温室气体与气溶胶排放的协调治理,实现可持续发展的全球目标。