近年来,全球气候变暖引发的极端天气、海平面上升和生态系统变化等问题日益严重,成为人类社会面临的共同挑战。在推动经济发展的同时,东亚地区,尤其是中国,近年来采用强有力的措施减少空气污染,致力于降低有害气溶胶及其前体物的排放。这一系列清洁空气行动令当地和区域的空气质量取得显著改善,公众健康也得到了保障。然而,科学界最新的研究表明,这一地区气溶胶的减少不仅是环境治理的胜利,也可能成为促使全球气温加速上升的重要因素之一。 气溶胶是指悬浮在大气中的微小固体粒子和液滴,主要包括硫酸盐、黑碳、有机物等。它们能通过散射和吸收太阳辐射,以及影响云层性质和覆盖范围,对地球能量收支和气候发挥复杂作用。
传统观点认为,气溶胶普遍具有冷却效应,尤其是硫酸盐气溶胶通过高效反射太阳光,帮助地球表面降低温度,因此被视作人为气候变暖的“缓冲器”。然而,随着东亚尤其是中国大幅减少二氧化硫(SO2)排放,主要硫酸盐气溶胶的形成明显减少,这实际上削弱了这种冷却效应,使得温室气体引起的变暖效应部分“暴露”出来。 国际研究团队利用八个先进的地球系统模型,通过模拟2015年至2049年东亚气溶胶排放情景,系统评估了这一变化对全球及区域气温的影响。研究发现,在模拟期后半段(2035年至2049年),东亚地区硫酸盐排放量减少了约20 Tg/年(相当于现实中2010年至2023年间的减排量),导致全球年均平均地表气温上升约0.07摄氏度。这一数字虽看似微小,但在全球尺度上足以对最近十年地表气温加速上升趋势产生显著贡献,是促使自2010年以来全球气温升温速率提高的重要驱动因素之一。 区域气温变化的空间分布同样令人关注。
气溶胶减少导致的温升效应在东亚本土尤为明显,夏冬两季均超过1摄氏度。更远的北太平洋及北美地区也显现出显著暖化趋势,这种长距离的传输效应与过去研究中提及的亚洲气溶胶对北极放大的影响相符合。北极区域的暖化尤其显著,提醒人们区域排放的变化不仅局限于本地环境,而是通过大气环流与辐射过程传导至远距离地区,影响全球气候系统的能量平衡。 气溶胶排放减少同时带来了降水格局的变化。模拟数据表明,东亚夏季降水显著增加,北太平洋及北美沿海的降水沿风带增强,热带收支带也出现向北偏移,呈现湿润倾向。这种气候水文变化,是气温升高对蒸发和水循环影响的结果,同时也与区域对流和云形成的改变息息相关。
尽管这种改变的统计显著性不如气温,但其对区域农业、生态及水资源管理等方面的影响不容忽视。 除了地表气温的变化,该研究重点还描述了地球大气顶层(TOA)的辐射平衡变化。气溶胶减少导致的辐射平衡增加约0.06瓦每平方米,成为地球系统吸收更多能量的重要表现。辐射平衡的增加意味着大气和海洋能量存储上升,从而加深和延续气温升高的趋势。区域上,这种辐射不平衡主要分布在东亚及西北太平洋,尤其是在低云多发的东西太平洋区域,气溶胶影响云层反射性质和覆盖范围相关的间接因素,成为辐射效应强化的关键机制之一。 值得一提的是,东亚气溶胶清理与其他区域同时进行的气溶胶排放变化形成鲜明对比。
例如欧美地区在过去几十年已持续减少气溶胶排放,印度等南亚国家则出现不同的排放变化趋势,这些地域差异叠加影响全球气候格局。并且,国际航运业自2020年实施的新规致使全球航运硫排放大幅降低,也对全球能量平衡产生一定影响,但其规模和持续性暂无东亚局部的减排强度和持续时间那么显著。 科学研究还指出,尽管气溶胶清理带来了空气质量和健康改善,但其对全球变暖加速的负面外部效应提醒政策制定者必须权衡区域环境治理和全球气候响应之间的复杂关联。气溶胶气候作用的非线性和云气溶胶相互作用的不确定性,依然是当前气候模式研究的难点。未来的减排政策需要结合更全面的气候评估,协调改善空气质量与缓解气候变暖的双重目标。 此外,东亚的气溶胶减排趋势虽仍在继续,但速度明显放缓。
最新排放数据表明,到目前为止,该地区温室冷却剂的减量空间已接近极限,未来对全球变暖速率的边际贡献可能逐渐减小。这进一步凸显了全球应对气候变化必须强化对温室气体减排的力度,特别是二氧化碳和甲烷等主要驱动因子。 同时,科学家也关注其他温室气体的变化对近期气温加速的潜在贡献。甲烷浓度在2010年后增长加速,尽管其辐射强迫有所增加,但根据现阶段观测和模型估计,其对全球变暖速率的附加贡献与东亚气溶胶清理的影响相比仍存在一定差距。未来气候政策也应综合考虑多种温室气体及气溶胶的综合效益。 当前,这项关于东亚气溶胶清理影响的研究为全球变暖问题增添了重要视角,也展现了人为排放行为如何在改善环境和引发其他环境挑战之间形成复杂权衡的典型案例。
它强调了气候变化科学中区域环境管理和全球气候系统响应之间的紧密联系,提示政策制定者在追求空气清洁和气候稳定的道路上,需更加深入理解多尺度、多因子的交互效应。 未来,随着科学模型和遥感技术的进步,预计对气溶胶影响气候机理的理解将更加精准,有助于设计更加合理和协调的环境政策。同时,加强国际合作、分享数据和经验,也是应对气候变化挑战的重要保障。全球气候变暖的背后,是多个领域的政策、科技与社会行动共同塑造的复杂系统。东亚的气溶胶清理行动证明了区域行动可以对全球气候产生深远影响,也提醒我们在推动可持续发展过程中,要全面权衡环境、气候和社会的多重效益,推动绿色低碳转型,构建人类命运共同体的美好未来。