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儘管去年冰島火山埃亞菲亞德拉冰蓋火山爆發造成了顯著的火山爆發景象和航空旅行中斷,但冰島的埃亞菲亞德拉冰蓋火山並沒有向平流層注入那麼多氣溶膠。 相比之下,1991年皮納圖博火山的爆發,向空中噴射了10立方公里的火山灰、氣體和其他物質,使地球冷卻了一年。 現在,研究表明,在過去十年中,這種平流層氣溶膠——無論是近期火山爆發還是人類活動(如燃煤)注入大氣層的——都在減緩全球變暖。
美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)地球系統研究實驗室的大氣科學家約翰·丹尼爾說:“氣溶膠的作用是使變暖幅度不至於達到原本可能達到的程度。”他幫助領導了7月21日在《科學》雜誌上線上發表的研究。“地球仍在變暖,只是變暖的程度沒有原本那麼大。”
本質上,二氧化硫在近地表被排放出來,要麼來自燃煤電廠的煙囪,要麼來自火山。 如果二氧化硫進入平流層——大氣層的中間層,距離地面10公里以上——它會形成稀釋的硫酸液滴,即所謂的氣溶膠。 這些氣溶膠將陽光反射回太空,遮蔽地球表面並降低溫度。 有些氣溶膠可以持續存在幾年,延長這種降溫效果。
透過分析衛星資料和其他測量結果,丹尼爾和他的同事發現,過去十年中,地球大氣層中的這種氣溶膠一直在增加,濃度幾乎翻了一番。 這種濃度將大約每平方米0.1瓦的陽光反射回太空,足以抵消不斷上升的大氣溫室氣體濃度(如二氧化碳)所捕獲的額外熱量(每平方米0.28瓦)的大約三分之一。 研究人員計算得出,自2000年以來,氣溶膠阻止了平均氣溫升高0.07攝氏度。
問題是:為什麼這種氣溶膠會增加? 近年來發生了很多較小的火山爆發,例如蒙特塞拉特的蘇弗裡耶爾山火山和巴布亞紐幾內亞的塔武魯火山的持續噴發,這些火山可能向大氣中噴射了足夠的二氧化硫。 並且中國等國家一直在大量燃煤,中國現在每年燃燒約30億噸煤炭,而且很大程度上沒有采用脫硫汙染控制措施,而美國有時會這樣做。 事實上,7月5日發表在《美國國家科學院院刊》上的一項計算機模型研究表明,自1998年以來,中國的二氧化硫汙染已經抵消了全球溫室氣體濃度上升的變暖效應。 科羅拉多大學的博士候選人瑞安·尼利說,確定人類或火山哪個更能解釋平流層氣溶膠的增加,是正在進行的研究的重點,他也為NOAA的研究做出了貢獻。
結合大氣水蒸氣減少和最近的太陽活動週期導致的太陽減弱,氣溶膠的發現可能解釋了為什麼氣候變化沒有像20世紀90年代那樣加速。 這種效應也說明了所謂的地球工程——即對地球環境進行有意的、大規模的操縱——的一個提議,該提議將使用各種方法在平流層中製造這種硫酸氣溶膠,以反射陽光,從而有望阻止災難性的氣候變化。
但這指出了另一個潛在問題:如果氣溶膠水平在未來下降(無論是自然形成的還是人為造成的),氣候變化可能會加速——並且中國正在為其燃煤電廠新增脫硫技術,以減少二氧化硫排放,從而最大限度地減少酸雨。 實際上,治理酸雨最終可能會加劇全球變暖。 尼利說,中國“可能會導致(平流層氣溶膠)的一些減少,如果那是源頭的話”,他還補充說,如果人類是將氣溶膠注入大氣層的主要原因,那麼印度日益增長的二氧化硫排放也可能增加降溫效果。 另一方面,“如果一些足夠大的火山爆發,並且它們是(氣溶膠增加的)主要原因,那麼我們可能會看到降溫效果的一些增加”。