“大斑块”是如何形成的

随着生态系统因人为变暖而日益受到挤压,即使是清理污染也可能引发问题。
Thick clouds of fine particulate matter blow off China in this 2016 satellite photo (oriented with north to the left).
在这张2016年的卫星照片中,厚厚的细颗粒物云团正从中国上空吹过(朝向为左侧为北)。图片来源:NASA/Jeff Schmaltz/LANCE/EOSDIS Rapid Response

本文最初发表于 Hakai Magazine,这是一个关于海岸生态系统中科学与社会在线出版物。请在 hakaimagazine.com 阅读更多此类故事。

2013年,一场被称为“Blob”的巨大海洋热浪袭击了东北太平洋。气温飙升至危险的新高,导致数百万海洋动物死亡,并扰乱了更广泛的海洋生态系统,其影响 至今尚未恢复——也可能永远无法恢复。尽管Blob正式结束于2016年,但此后类似的热浪已多次出现。科学家们仍在试图弄清楚Blob及其同类事件的确切原因,但 一项最新研究强调了 全球气候的互联程度。这项由中国海洋大学大气科学家王海(Hai Wang)领导的研究表明,中国为清除该国大量空气污染而采取的环境进步措施,无意中加剧了从阿拉斯加到加利福尼亚的太平洋沿岸极端海面温度。

自2010年代初以来,中国积极应对其气溶胶排放问题。二十年前,中国居民面临着恶劣的空气质量,细颗粒物(PM)——直径小于2.5微米的颗粒,称为PM 2.5——的浓度是世界卫生组织发布的空气质量安全指南的五到十倍。这些微小颗粒主要由燃烧化石燃料产生,会刺激人们的喉咙和肺部,引发哮喘发作,并导致心血管疾病的住院治疗增加。长期暴露会增加中风、心脏病、哮喘和肺癌的风险。

在2010年至2017年期间——尤其是在2013年中国实施新的清洁空气行动计划之后——该国的PM 2.5污染水平下降了35%。但消退的有害雾霾引发了中国及其他地区的一系列大气变化。

细颗粒气溶胶污染会增加云层覆盖,同时也会阻挡和散射太阳的热量。这会冷却地表,甚至可能掩盖一些由燃烧石油、天然气和煤炭引起的变暖。王海说,因此,消除污染产生了相反的效果:气溶胶浓度下降导致东亚上空气温升高,引发了一系列大气变化,从而加剧了东北太平洋的变暖。

从宏观上看,科学家们理解像Blob这样的极端海洋热浪是如何运作的。如果东北太平洋上空的表层风由于某种原因——例如,由于一个停滞的大气压力系统——而停滞,那么海洋将失去一部分向大气散发过剩热量的能力。这本身就会导致水温升高,但它还会引发一系列加剧问题的变化。例如,较低的风速会减少上层海洋的混合,而上层海洋的混合通常会把较冷的海水从深处带到表层。较高的海面温度也会通过破坏低层大气的稳定性来减少云量,从而使更多的阳光照射下来,进一步加热海洋。

人为碳排放引起了全球变暖,这使得像Blob这样的热浪在全球海面温度升高的情况下更频繁地发生。年际气候变率和长期的海洋波动也可以解释导致Blob的一些极端变暖。但中国的危险气溶胶排放削减也是原因之一。

具体来说,王海的研究表明,中国气溶胶浓度的下降如何导致东亚气温升高。这反过来又帮助提高了大气压力。这个高压系统随后加剧了白令海上空的低压系统,最终导致东北太平洋上空的表层风减弱,从而启动了其余的变暖周期。

王海说:“就像我们扔一块石头在池塘里产生涟漪一样,一个地区的气温变化也会在大气中产生涟漪。”

王海谨慎地指出,虽然这些大气变化创造了一个较暖的基线条件,这些条件“促成了”Blob的形成,但他强调,中国的气溶胶政策并没有“导致”Blob的形成。

英国利兹大学气候建模专家Chris Smith表示,王海的研究巧妙地表明,唯一能够重现Blob的气候模型是那些包含了中国污染减排的模型。但他同意,Blob是“许多不同因素共同作用的结果”,尤其是温室气体排放。

王海说,虽然他的工作突出了气溶胶污染如何影响天气——无论是局部的还是半个地球之外的——但他认为气溶胶污染是一种公共健康危害,不应被视为一种操纵气候的方式。

事实上, 一项最新分析显示 ,在全球范围内,每年有800万人死于空气污染,气溶胶污染是导致五岁以下儿童死亡的第二大原因,仅次于营养不良。Smith还指出,减少气溶胶污染的变暖效应可能只是短暂的。

最终,王海说,如果我们想阻止像Blob这样的未来极端事件,最好的方法是减少温室气体排放。这样做是唯一确定的“治愈方法,可以缓解长期的海洋变暖、气候变化以及它们带来的灾难。”

本文首次发表于 Hakai Magazine,经许可在此转载。

 

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