工業革命後日益嚴重的空氣汙染似乎是冰川學中長期存在的一個謎團的解釋。一項研究表明，歐洲大量工廠煙囪和蒸汽機車排放的煙塵解釋了為什麼阿爾卑斯山的冰川在人類活動導致的氣候變暖開始之前很久就開始退縮。
大約4000條大小不一的阿爾卑斯山冰川——如今正受到氣溫上升的嚴重威脅——在被稱為小冰期的相對寒冷的500年時期裡都保持良好，小冰期大約始於十三世紀末。在十九世紀中期達到頂峰時，阿爾卑斯山冰川的範圍和體積至少是現在的兩倍。
但隨後這些冰川突然開始退縮。世界其他地區可能也受到了影響——這種衰退僅在阿爾卑斯山得到了充分記錄——而且，按照慣例，氣候科學家認為小冰期在1850年後不久結束。
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然而，儘管冰川在萎縮，但直到本世紀末，全球平均氣溫才顯著上升。事實上，阿爾卑斯山的氣候記錄——世界上最豐富和最可靠的記錄之一——表明，冰川本應繼續生長半個多世紀，直到大約1910年。
“有些東西在侵蝕冰川，而氣候記錄沒有捕捉到，”奧地利因斯布魯克大學的冰川學家喬治·卡塞爾說，他是本週在《美國國家科學院院刊》上建立針對黑碳或煙塵的案例的團隊成員。“人們常常認為冬季降雪量大幅減少是罪魁禍首，”他說。“但從我們所知的一切來看，並沒有發生這樣的減少。”
退縮之謎
兩年前，在梵蒂岡宗座科學院舉行的冰川科學研討會上，卡塞爾與美國宇航局噴氣推進實驗室的雪水文學家托馬斯·潘特討論了這個謎團，後者一直在研究大氣顆粒物（稱為氣溶膠）對氣候的影響。燃燒有機燃料產生的煙塵顆粒會不會是被忽視的導致阿爾卑斯山冰川過早融化的原因？兩人決定進行調查。
由於較暗的表面會吸收更多熱量，如果足夠的煙塵沉積在冰雪上，它可以加速融化。歷史記錄表明，到十九世紀中期，一些阿爾卑斯山谷的空氣中充滿了汙染。“因斯布魯克的家庭主婦不再在戶外晾曬衣物，”卡塞爾說。
科學家們曾認為，不太可能有足夠的煙塵被帶到足夠高的地方來影響冰川融化，但現在看來他們錯了。當卡塞爾的團隊檢視之前在西阿爾卑斯山兩個高海拔地點鑽取的冰芯時——瑞士-義大利邊境附近羅莎峰上的科萊格尼費蒂冰川鞍部（海拔4455米）和伯爾尼阿爾卑斯山上的費舍霍恩冰川（3900米）——他們發現，大約在1860年，冰川冰層開始含有數量驚人的煙塵。
該團隊將當時煙塵對冰川產生的能量效應轉化為等效的氣溫變化。當包含在一個簡化的質量平衡模型中時，黑碳的融化效應很好地解釋了觀察到的阿爾卑斯山冰川退縮，而無需在模型中進行不切實際的降水增加。
“該模型可以進一步改進，”瑞士蘇黎世大學的冰川學家安德烈亞斯·維耶利說，他沒有參與這項研究。“即便如此，這項研究也為冰川難題提供了一個非常優雅和合理的解釋。看來在中歐，煙塵過早地結束了小冰期。”
卡塞爾說，直到大約1970年，當空氣質量開始改善時，加速的氣候變暖才成為阿爾卑斯山冰川退縮的主要驅動因素。他補充說，如果該地區的冰川繼續以過去30年觀察到的速度融化，那麼在本世紀末之前，幾乎所有冰川都有可能消失。