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治理空气污染为何正在加速全球变暖——并揭示一个更大的问题

BBC深度报道指出,全球清洁空气政策使硫酸盐气溶胶大幅减少,其反射阳光的降温作用随之消失,正在略微加速全球变暖。苏黎世联邦理工学院团队认为变暖速率已明显加快,观测数据还显示气候敏感度可能比此前估计高约25%,本世纪末升温或逼近3.5°C。科学家强调二氧化碳仍是主因,但快速减排变得更加紧迫。

来源:BBC Science

作者:Justin Rowlatt(气候主编)

图注:Justin Rowlatt

今年7月,在打破纪录的英国炎热夏季期间,X上爆发了一场关于气候科学的奇特争论。

改革党副党魁Richard Tice分享了一篇《每日电讯报》文章,标题为:“热浪由污染下降引起”。他声称更清洁的空气而非二氧化碳才是气温升高的原因,并称公众一直被"洗脑"。

他暗示二氧化碳并非全球变暖的主要驱动因素,这是错误的。但他所歪曲的科学本身是真实的——而且比他最初的说法有趣得多。

一个多世纪以来我们燃烧的化石燃料产生了两种截然不同的污染。众所周知,二氧化碳会使地球变暖。但较少人知道的是硫污染,它会在空气中形成数量巨大的微小颗粒,将阳光反射回太空,部分抵消碳的变暖效应。

得益于世界各地的清洁空气政策——比如上世纪90年代初美国减少电厂气体污染的《酸雨计划》——硫排放正在急剧下降,而二氧化碳排放仍接近历史最高水平。

科学家们越来越相信,这种降温效应的丧失正在略微加速全球变暖。

图注:1940年至2025年全球年均气温柱状图。年份越热,柱形红色越深。柱形高度呈上升趋势,红色不断加深,表明变暖加剧。根据欧洲哥白尼气候服务的数据,最近三年是有记录以来最热的年份,2024年略高于1.5°C升温线,2023年和2025年略低于该线。

过去三年是有记录以来最热的三年,英国气象局表示,2027年"非常有可能"取代2024年成为有记录以来最热的一年。

而在社交媒体之外,围绕Tice推文的争论引出了一个更有趣也更令人担忧的问题:地球对温室气体的敏感度是否实际上比我们想象的更高?

如果是这样,气候变化是否可能比我们担心的更快?

温室上的灰尘

全球气温每年都会自然波动。例如,厄尔尼诺——太平洋的自然变暖现象——可能会暂时推高气温。因此,连续出现创纪录的炎热年份并不一定意味着全球变暖的潜在速度已经加快。

苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的Reto Knutti及其团队试图剔除厄尔尼诺和其他自然波动的影响,以揭示潜在趋势。

“很明显,变暖的速度已经加快,“Knutti说。他是这所瑞士大学的气候物理学教授,也曾是IPCC(联合国支持的、编制全球最权威气候科学评估的机构)的协调主要执笔作者之一。

另一项研究

而且,看来气溶胶正在发挥作用。

燃烧煤和石油会释放二氧化硫,形成被称为硫酸盐气溶胶的微小颗粒。这些颗粒十分明亮,会在阳光到达并加热地球表面之前反射部分阳光。

图注:太空拍摄的地球卫星图像——船舶污染在云层中形成明亮的轨迹,从太空中清晰可见

你可能听过用温室来类比解释全球变暖。像二氧化碳这样的气体使热量更难从地球逸出,有点像温室的玻璃窗。

而硫污染的作用有点像温室窗户上的灰尘。窗户上积聚的灰尘越多,进入的阳光越少,温室升温的速度也就越慢。

挪威气候研究机构Cicero的首席研究员Øivind Hodnebrog博士研究了气溶胶污染下降如何影响气候。“硫酸盐气溶胶,它们是非常小的颗粒,但它们是明亮的颗粒,“他说。

气溶胶除了反射阳光外,还通过改变云的形成来冷却地球。气溶胶的作用就像微小的凝结核,水蒸气围绕它们凝结,使一些云更明亮或更持久。船舶污染甚至可以在海洋云层中形成从太空中可见的明亮轨迹。因此,更多的气溶胶意味着更明亮的云和更多的反射,从而减少变暖。

图注:硫污染是酸雨的成因之一,酸雨摧毁了森林,如1990年拍摄的当时捷克斯洛伐克境内的上图森林

但硫污染也损害人类健康(它会进入我们的肺部,导致呼吸困难),并造成酸雨,摧毁森林、毒死鱼类——因此各国花了几十年时间削减硫排放。欧洲、北美和中国的排放量急剧下降,新规也减少了航运中的硫污染。

在我们的温室类比中,这就像我们擦去了温室窗户上的一些灰尘,让更多阳光照了进来。

二氧化碳会在气候系统中存留几个世纪,而硫酸盐气溶胶在大气中只能存活几天或几周。因此,当硫排放下降时,它们的降温作用几乎立即消失。

遮蔽效应

这种效应在硫污染下降最快的地方最为强烈。一项研究估计,自1980年以来,它使欧洲中西部夏季变暖增加了约半摄氏度。

利兹大学气候科学家、IPCC最新评估报告的另一位高级作者Piers Forster教授估计,气溶胶污染的下降目前可能每十年增加约0.05至0.1摄氏度的变暖。

但气溶胶只能解释近期变暖加速的一部分。温室气体仍然重要得多。

Forster估计,温室气体目前每十年在全球范围内造成约0.2摄氏度的变暖。“这是一个非常显著的贡献,“他谈到气溶胶效应时说,“但它的重要性远不及温室气体的贡献。”

“气溶胶此前掩盖了温室气体造成的部分变暖,“Hodnebrog这样解释。

“掩盖”——他用的这个词很有意思。他的意思是,更清洁的空气并不是造成潜在变暖的原因;它只是移除了一直抑制这种变暖的部分降温作用。

那么,如果更清洁的空气只对近期全球变暖加速负有部分责任,还有什么其他因素在起作用?

云层减弱与海洋变暖

要了解还可能发生了什么,科学家们把视野放大,将地球作为一个整体来观察:它从太阳吸收多少能量,以及向太空散失多少热量。

科学家将这种差异称为地球能量失衡。

更清洁的空气是这幅图景的一部分。更少的硫酸盐颗粒意味着更少的阳光被反射出去——在我们的温室类比中,窗户更干净了。

长期以来,地球吸收的能量一直多于散失的能量。这些盈余正是使地球变暖的原因。Knutti说,这种失衡在过去二十年中大约增至原来的三倍——尽管具体增幅取决于所比较的年份。

温室气体的作用主要是使热量更难逸出到太空。这是我们都熟悉的机制。但当你观察地球能量失衡时,会发现还有更多的阳光正在进入(因此有更多的热量可以被吸收)。

那么还有什么在让更多阳光进来?

图注:1991年,美国总统乔治·H·W·布什与加拿大总理布莱恩·马尔罗尼在渥太华签署一项旨在减少酸雨的里程碑式清洁空气协议

这种变化的大部分似乎涉及我们在这个故事中已经遇到过的东西:云。我们已经看到硫污染如何使一些云更明亮、更持久,反射更多阳光。但全球变暖本身也可以改变云。随着海洋某些部分变暖,低云覆盖可能减少。这很重要,因为云是明亮的,而云下的海洋是暗色的。移除一些云,更多阳光到达海面,其中大部分被吸收为热量。

这可能形成一个反馈回路:变暖减少云覆盖,从而让更多阳光进入,进而产生更多变暖。

而海洋确实在升温。世界气象组织表示,过去二十年海洋变暖的速度是1960年至2005年间的两倍多。

伦敦帝国理工学院气候物理学家Paulo Ceppi博士表示,他的研究表明,在解释近期低云减少方面,气候变化与云之间的反馈回路比硫污染更重要。

“额外25%的变暖”

但仍存在很多不确定性。科学家们表示,更清洁的空气、自然变化和变暖本身的影响都交织在一起。当我问Knutti云的变化各有多少来自这些因素时,他的回答很简单:“我们不知道。”

故事在此变得更加令人担忧。

这种不确定性很重要,因为云是科学家用来预测未来变暖的计算机模拟中最难刻画的事物之一。对于相同数量的温室气体排放,不同模型显示的变暖幅度各不相同。

科学家将这种差异称为"气候敏感度”:气候对二氧化碳等气体的响应程度。

而最近的观测为Kutti及其同事提供了一种检验这些模型的新方法。他们发现,最能准确预测近期变暖以及地球能量失衡上升的模型,恰恰是气候敏感度更高的模型。

换句话说,预测更多变暖的模型看起来是最准确的。

他的团队的分析表明,同样的排放可能产生比我们以前认为的多约25%的变暖。

图注:科学家表示,如果全球变暖加速,我们应该预期出现更多野火——比如去年洛杉矶的野火

还有一项研究

在各国政府目前实施的政策下,估计到本世纪末世界将走向约2.8摄氏度的变暖。Forster表示,如果这一新证据被证明是正确的,同样的大致排放路径可能会产生接近3.5摄氏度的变暖。

这听起来很严重——但有几个重要的理由需要保持谨慎。

变暖似乎已经加速,但Forster说,这并不意味着它会一直持续加速。他指出,支撑这些估计的近期观测所涵盖的时间相对较短。

“在解读持续一二十年的观测时,我们必须非常谨慎,“他说。

卫星记录时间尚短,自然变率很大,而且这些新研究并没有推翻以前的估计。

尽管如此,一些科学家仍感到警觉。

更多洪水和热浪?

那么——治理空气污染是否让全球变暖变得更糟?

从狭义上讲,是的。清除硫酸盐污染消除了一直在抵消温室变暖的部分降温作用。这确实对近期的加速有所贡献。但更清洁的空气并没有导致气候变化。

气溶胶的故事可能有助于解释这种加速的一部分。但更广泛的证据提出了一个更令人担忧的可能性:气候对温室气体的响应比此前的中心估计所假设的更强。

如果这是正确的,同样的排放可能产生比我们预期更多的变暖。气候风险随着每零点几度的变暖而增加,随着气温上升,可能出现更严重的热浪、洪水、干旱和野火。

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我们在这里探讨的部分科学问题十分复杂,一些重要问题仍未解决。但在核心问题上,科学是明确的:我们排放的温室气体越多,地球就会变得越热。

而且,如果气候真的比以前认为的更敏感,快速减排就变得更加重要。

头图来源:Getty。

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