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英国广播公司

空气净化如何加速全球变暖——并揭示出一个更大的问题

地球变暖速度可能比我们意识到的更快的线索。今年7月,在英国打破纪录的炎热夏天,气候科学领域在X平台上引发了一场奇怪的争论。

改革党副领袖理查德·泰斯分享了一篇《电讯报》的文章《热浪由污染减少引起》。

他表示,是更清洁的空气而不是二氧化碳导致了更高温度,并声称公众被“操纵”(gaslit)了。他说二氧化碳不是全球变暖的主要驱动力是错误的。

但他所扭曲的科学却是真实的——而且比他最初的说法要有趣得多。我们燃烧了一个多世纪化石燃料产生了两种截然不同的污染。众所周知,二氧化碳使地球变暖。

但鲜为人知的是硫污染,它在大气中形成大量微小颗粒并将阳光反射回太空,在一定程度上抵消了二氧化碳的变暖效应。

由于世界各地的清洁空气政策——比如美国20世纪90年代初旨在减少发电厂气体污染的《酸雨计划》——二氧化硫排放量急剧下降,而二氧化碳排放量仍接近历史最高水平。

科学家们越来越相信,这种冷却效应的消失正在略微加速全球变暖。

过去三年是有记录以来最热的三年来,气象局表示,2027年“极有可能”取代2024年成为有记录以来最热的一年。

抛开社交媒体不谈,关于泰斯推文的争论引发了一个更有趣、也更令人担忧的问题:我们的地球是否真的比我们想象的对温室气体更敏感?如果是这样,气候变化的速度会不会比我们担心的还要快?全球气温年复一年地自然波动。例如,厄尔尼诺现象(太平洋的自然变暖)可以使其暂时升高。

因此,一连串破纪录的热浪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的雷托·克努蒂和他的团队试图剥离厄尔尼诺现象和其他自然波动的影响,以揭示潜在趋势。

联合国支持的评估世界气候科学最具权威机构IPCC的前主要协调作者、该瑞士大学气候物理学教授克努蒂表示:“很明显,变暖的速度已经加快了。”

今年发表的一项独立研究在考虑了几个主要的自然影响因素后,也得出了类似的结论。看起来气溶胶正在发挥作用。

燃烧煤炭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。

这些颗粒颜色明亮,能够在阳光到达并加热地球表面之前将其反射一部分。船舶污染可以在云层中产生从太空中可见的明亮轨迹。你可能听说过用来解释全球变暖的温室类比。

二氧化碳等气体使得热量更难从地球逃逸,就像温室的玻璃窗一样。嗯,硫污染有点像温室窗户上的灰尘。

窗户上积聚的灰尘越多,进入内部的阳光就越少,温室最初加热的速度就越慢。

挪威气候研究所Cicero的首席研究员Øivind Hodnebrog博士研究了气溶胶污染减少如何影响气候。他说:“硫酸盐气溶胶是非常小的颗粒,但它们是明亮的颗粒。”除了反射阳光,气溶胶还通过改变云层的形成来冷却地球。

气溶胶就像微小的种子,水蒸气可以在其周围凝结,使一些云层更明亮或更持久。船舶污染甚至可以在海洋云层中产生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层和更多的反射,从而减少变暖。

硫污染曾导致酸雨,摧毁了森林,但硫污染也损害了人类健康(它会进入我们的肺部使呼吸变得困难),并导致酸雨,从而摧毁森林并杀死鱼类——因此各国花了几十年时间来减少它。

欧洲、北美和中国的排放量急剧下降,同时新规定也减少了来自航运的硫污染。

在我们的温室类比中,这就好像我们擦掉了温室窗户上的一些灰尘,让更多的阳光透进来。

虽然二氧化碳在气候系统中会停留几个世纪,但硫酸盐气溶胶在大气中仅存活几天或几周。因此,当硫排放量下降时,它们的冷却效应几乎立即消失。这种发现在硫污染下降最快的地区最为强烈。

一项研究估计,自1980年以来,它使西中欧的夏季变暖增加了大约半度。

利兹大学气候学家、IPCC最新评估报告的另一位主要作者Piers Forster教授估计,气溶胶污染的减少现在可能使每十年增加约0.05C至0.1C的变暖。但气溶胶只能解释近期变暖加速的一部分。温室气体仍然要重要得多。

福斯特估计,它们目前在全球范围内每十年增加约0.2C的变暖。

他谈到气溶胶效应时说:“这是一个非常显著的贡献,但它远不如温室气体的贡献那么重要。”

“气溶胶掩盖了早期的一些温室气体变暖,”霍德布罗格这样解释道。他使用的“掩盖”这个词很有趣。

他的意思是,更清洁的空气并不是导致潜在变暖的原因;它只是消除了原本一直在抑制这种变暖的冷却作用。

因此,如果更清洁的空气只对近期全球变暖加速负有一部分责任,那么还有什么在起作用呢?

为了弄清楚可能还发生了什么,科学家们缩小视野,将地球作为一个整体来看待:它从太阳吸收了多少能量,又向太空散失了多少热量。科学家将这种差异称为地球能量不平衡。更清洁的空气只是其中的一部分。

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。这种盈余就是使地球变暖的原因。

克努蒂表示,在过去二十年中,这种不平衡大约增加了两倍——尽管具体的增加取决于所比较的年份。温室气体主要通过使热量更难逃逸到太空中来发挥作用。这是我们都熟悉的。

但是,当你观察地球能量不平衡时,你会发现也有更多的阳光进入(因此可以吸收更多的热量)。那么,还有什么可能让更多的阳光照射进来呢?

美国总统乔治·H·W·布什于1991年与加拿大总理布赖恩·马尔罗尼签署了一项具有里程碑意义的清洁空气倡议,旨在减少酸雨。这种变化很大程度上似乎涉及到我们已经在云层中遇到过的事情。

我们看到了硫污染如何使一些云层更明亮、更持久,从而将更多的阳光反射出去。但全球变暖本身也可以改变云层。随着海洋某些部分变暖,低云覆盖率可能会减少。这很重要,因为云层是明亮的,而它们下面的云海是黑暗的。

移除一些云层,更多的阳光就会到达海洋,其中大部分被吸收为热量。

这可以产生一种变暖机制:变暖减少了一些云层覆盖,从而允许更多的阳光进入,进而产生更多的变暖。海洋无疑正在变暖。

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。

伦敦帝国理工学院的气候物理学家保罗·切皮(Paulo Ceppi)博士表示,他的研究表明,气候变化与云层之间的这种反馈回路对于解释近期低云减少的重要性超过了硫污染。但仍有许多不确定性。

科学家表示,清洁空气的影响、自然变化以及变暖本身的影响都交织在一起。

而且,当我问克努蒂云层变化中有多少是由每种因素引起时,他的回答是“我们不知道”。故事在这里发生了更加令人担忧的转变。

这种不确定性之所以重要,是因为云层是科学家用来预测未来变暖的计算机模拟中最难呈现的要素之一。

对于相同数量的温室气体排放,一些模型显示的变暖程度比其他模型更高。

科学家将这种变异性称为“气候敏感性”——即气候对二氧化碳等气体的反应程度。

最近的观测为克努蒂和他的同事提供了一种测试这些模型的新方法。

他们发现,最能预测近期变暖以及地球能量不平衡上升的模型,也是那些对气候更敏感的模型。换句话说,预测变暖更多的模型看起来是最准确的。

他的团队的分析表明,同样的排放量可能产生比我们之前认为的约多25%的变暖。

科学家表示,如果全球变暖加速,我们应该预期会有更多野火——比如去年在洛杉矶发生的野火。去年发表在《科学》杂志上的一项研究指向了类似的方向。

那些预测变暖相对较小的模型在重现观测到的地球能量不平衡上升方面遇到了最大困难。

根据各国政府目前实施的政策,预计到本世纪末,世界气温将上升约2.8C。

福斯特表示,如果这一新证据被证明是正确的,那么同样的广泛减排路径反而可能产生接近3.5C的变暖。这听起来很严重,但有充分的理由保持谨慎。变暖似乎已经加速,但福斯特表示,这并不意味着它会持续下去。他指出,支撑这些估算的近期观测涵盖的时间相对较短。

“我们必须非常谨慎地对待如何解读持续一到两年的观测结果,”他说。

卫星记录很短,自然变化很大,这些新研究并没有推翻先前的估计。但即便如此,一些科学家还是感到震惊。那么——净化空气会使全球变暖变得更严重吗?从一个狭隘的意义上说,是的。消除硫酸盐污染夺走了原本一直在抵消温室变暖的冷却作用。这确实促成了近期的加速。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。

但更广泛的证据引发了一个更令人担忧的问题:气候对温室气体的反应比核心估计假设的要强烈得多。如果这是真的,同样的排放量可能会产生比我们预期更多的变暖。

随着每一分度变暖,气候风险都会增加,随着温度升高,发生更严重的热浪、洪水、干旱和野火的可能性也会增加。

航空业面临着更炎热、风暴更多的心情——乘客可能不得不接受更多的干扰。英国在摆脱水危机上面临的竞赛。在创纪录的高温之后,大西洋会让英国的天气变得更加极端吗?我们在这里探讨的一些科学是复杂的,重要的问题仍未解决。

但在核心问题上,科学是明确的:我们排放的温室气体越多,地球就会变得越暖和。

而且,如果气候真的比之前想象的更加敏感,那么迅速削减排放就变得更加重要。头图。

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