近年来,全球气候变化成为全人类面临的严峻挑战之一,其中温室气体的持续排放无疑是推动地球变暖的主因。然而,伴随气溶胶等短寿命气候污染物的作用,全球气候系统呈现出更加复杂的动态变化。气溶胶作为大气中的微小颗粒物,既能吸收又能反射太阳辐射,对地表温度产生影响。特别是硫酸盐气溶胶,它们通过反射阳光和促进云形成,在一定程度上降低了地表吸收的太阳辐射量,起到“遮蔽”全球变暖的作用。东亚地区,尤其是中国,在过去十年中积极推进空气质量改善措施,大规模减少了硫酸盐气溶胶的排放,因此,气溶胶的减排与全球气温的变化之间的联系愈加引发关注和研究。基于八个先进地球系统模型和大量模拟数据的分析显示,自2010年以来,东亚地区硫酸盐气溶胶排放约减少了75%,这导致全球表面平均温度每年增加了大约0.07摄氏度。
尽管这个数字看似微小,但其速度和规模足以解释近十年全球气温升幅加速的现象。东亚的气溶胶减排不只是局部现象,其影响辐射到了北太平洋地区,甚至导致了那里海表温度的异常升高,这也与卫星观测到的地球顶层大气辐射失衡趋势相吻合。对这一区域的大气清洁行动无疑是改善人类健康和生态环境的重要举措,但其对气候系统带来的想不到的“副作用”——即揭示和加速了温室气体驱动的全球变暖——同样值得高度重视。回顾20世纪以来,工业化进程伴随着大量气溶胶和其前体的排放,这些气溶胶在全球范围内对气候有着复杂而不均匀的调节作用。尤其是在欧洲和北美地区,早期严格的环境治理措施推动气溶胶排放下降,从而使这些区域以及全球变暖的“遮蔽效应”逐步消退。进入21世纪后,东亚成为新的重要气溶胶排放中心,直到近十年随着强有力的治理策略落地,才引发了显著的排放降低。
伴随排放降低,气溶胶光学厚度也明显减少,这意味着更多的太阳辐射能够直达地面,促进了表面温度的快速攀升。与此同时,由于气溶胶与云的相互作用的复杂性,其对降水模式的影响也逐渐显现。东亚气溶胶排放减少引发的温度升高导致降水整体有所增加,特别是在东亚区域及其近海,呈现出一定的湿润趋势,进一步影响了区域乃至全球的水循环系统。尽管这意味着可能带来部分生态系统的益处,但极端天气事件的频发与强度变化也值得警惕。全球气候系统中,气溶胶的快速响应时间较温室气体短许多。研究发现,气溶胶排放减少后,全球表面温度的响应多集中在两年内完成,其后影响仍持续,但速率趋缓。
这种时效性特点,使得东亚气溶胶治理的气候效应在观测数据中能够较为清晰地体现,且对未来短期气候趋势预测具有重要意义。值得注意的是,不同气候模型对气溶胶与云作用的处理存在差异,导致对气溶胶减排温度响应的估计存在一定变异。不过,整体趋势和影响区域高度一致,增强了研究结果的可信度。数据对比分析还显示,东亚气溶胶排放减少造成的温度升高,能够解释2010年以来全球平均气温升温速度的显著提高。特别是在北太平洋一带,模拟结果与卫星观测和再分析资料中的辐射失衡模式具有显著对比,这也表明气溶胶减少改变了区域云覆盖和反照率,进一步放大了温室气体驱动的热量积累。除了东亚气溶胶治理外,全球范围内还有其他因素同时影响近年全球变暖格局。
例如甲烷浓度的快速上升,以及国际航运业2020年后实施的低硫船舶燃料规定均在一定程度上调节了地球能量平衡。但综合看来,东亚气溶胶排放减少所引起的地表放热增强,占据了近期全球气候变化的主要驱动力之一。这一发现提示,在全球应对气候变化和空气污染的策略设计中,需综合考虑不同污染物对气候系统的多维影响。气溶胶污染治理虽提升了公众健康和生态环境质量,却可能加快气候变暖,需要制定更加综合性的政策,同时加大温室气体减排力度以应对可能加剧的气候风险。展望未来,随着东亚地区气溶胶排放进一步下降,其对全球气候影响的增量空间有限。然而,气溶胶-云互作的非线性效应和气候反馈机制尚存在不确定性,未来研究需重点聚焦细化这部分科学认知。
此外,东亚气溶胶排放改变所产生的远程影响机制,也需加深认识,以辅助制定区域联动的空气质量和气候行动方案。总之,东亚气溶胶治理作为一项关乎人类健康和生态可持续发展的重大举措,虽在一定程度上加速了全球变暖,但同时也为全球气候科学提供了宝贵的自然实验场。深入探讨这类复杂的交叉效应,将帮助全球社会更好地理解空气污染治理与气候保护之间的平衡关系,为实现“双赢”目标提供科学依据和政策参考。未来,只有在减缓温室气体排放的基础上,合理调控气溶胶排放,并加强多区域气候合作,才能有效缓解气候变暖趋势,确保人类社会和自然生态系统的持续健康发展。