“全球暗化” 被忽略
陰霾天氣不僅對城市居民的身心健康造成極大影響,還可導致太陽輻射減少,進而對局部氣候產生影響,科學界稱這種現象為全球暗化,由全球暗化研究的先驅、英國科學家格里·斯坦希爾首次提出。全球暗化,指太陽光線到達地球表面的輻射量減少了,主要與大氣中逐漸增多的空氣微粒(以灰塵和氣溶膠為主)散射和反射強度有關。
由于到達地表的太陽輻射減少輕微,一般人很難觀察到,只有氣象學家對太陽輻射定量研究后才能發現,所以直到20世紀90年代初,研究者才開始認識并廣泛關注全球暗化現象。其實,全球暗化的發現也經歷了一個曲折的過程,由于公眾普遍認可全球變暖的事實,很多人不相信在太陽輻射減少的情況下,氣溫還能不斷上升,甚至科學家對此也不認可。
最早揭露并讓公眾認知這種現象的,是主要研究太陽輻射和地球能量平衡的日本氣象學家大村纂。1985年,他在瑞士蘇黎世大學大氣與氣候科學學院檢測歐洲地區的太陽輻射時,發現這里很“黑暗”。通過比較當地此前的太陽輻射監測數據,他發現30年來這里的太陽輻射減少了約10%。起初,大村纂對這一結果也難以接受,因為氣候變暖已是主流理論,如果地球表面溫度在上升,太陽光線怎么可能減少呢?但他始終堅持了自己的研究結果,并于1989年與另外兩位學者合作,公布了這一結論。當時的科學界對此并未重視,用大村纂的話說:“簡直被忽略了。”
不過還是有不少研究者對此現象感興趣并繼續研究,結果發現不僅歐洲的太陽輻射減少了,世界其他地區也有類似的現象,如美國30年間太陽輻射量減少了10%。從全球范圍看,20世紀50年代至90年代的40年間,太陽輻射平均每10年減少1%~2%。
在詳細、真實的數據面前,科學界和社會公眾終于逐漸接受了全球暗化的事實。太陽輻射減少的直接后果就是地球氣溫降低,對氣溫研究的數據已經證實了這一結論:從1961年開始,地球的平均氣溫逐年下降,直到20世紀70年代中期,地球溫度下降趨勢才有所減緩。
那么,我國的情況如何呢?20世紀60~70年代,我國的太陽輻射量呈上升趨勢,70年代后逐漸下降,80年代以后太陽輻射量下降尤為明顯,90年代以后仍以下降為主,在全國58個太陽輻射觀測站中,僅有個別地區太陽輻射量略有上升。
亡羊補牢為時未晚
全球暗化與自然和人類的活動均密切相關。首先,自然因素方面,太陽輻射量與日照、風、沙塵、火山噴發、森林大火和云量等有關。當太陽光線穿過大氣層時,由于受到云、水汽、大氣中的二氧化碳及氣溶膠等微粒的吸收、反射和散射等作用,到達地表的太陽輻射量減少了。但是,這些自然因素一般比較穩定且變化的周期性較強,因而對太陽輻射減少的影響力有限,并不是全球暗化的主導因素。
其次,人為因素的影響,工業革命之后,人類經濟活動對煤、石油及天然氣等化石能源的需求不斷增大。伴隨著化工工業的發展,空氣中的二氧化碳、二氧化硫和粉塵等逐漸增多,明顯降低了空氣的透明度。此外,空氣中的二氧化硫和三氧化硫均可轉化成硫酸鹽,它是氣溶膠的主要來源,造成大氣二次污染。氣溶膠既能直接反射太陽光,同時又是云層形成的“原料”,抑制太陽輻射的作用明顯。有一個典型的例子:1994~1996年,中國硫酸鹽和含碳氣溶膠的排放量均達到峰值,這幾年的太陽輻射每年減少0.8%,此后的太陽輻射則呈上升趨勢。盡管時間短暫,但也說明空氣中的氣溶膠對我國太陽輻射量的影響是顯著的。日常生活中,加油站、汽車及廚房等產生的油煙均通過空氣擴散,造成空氣中的懸浮微粒增加,減少了太陽輻射,這也是全球暗化的另一個重要因素。
太陽輻射是自然環境中各種物理過程的主要能量來源,是驅動天氣形成和演變的基本動力,也是地表生態系統能量的主要來源,因此,全球暗化會帶來許多生態問題,例如:地球表面接受太陽輻射減少,會使地表水分蒸發速度減緩,由此可能導致大范圍的干旱,區域性的降水平衡也可能遭到破壞,并可能導致缺水地區愈加干旱。我國西北地區天氣干燥,浮塵、揚沙天數多,削弱了太陽輻射強度,降低了水分蒸發量,可能使當地雨水越加匱乏。20世紀70~80年代的非洲干旱,曾導致上百萬人死亡和5 000萬人饑荒。氣候學家分析認為,當時降水集中在北半球,因此南半球尤其是撒哈拉地區降雨量嚴重減少。有非洲國家因此指責發達國家的工業和發電廠排放的灰塵削弱了非洲的太陽輻射,導致非洲降水大幅減少。
如果不是2013年空氣中的PM2.5問題引起了大家普遍的關注,我們對全球暗化現象的認知可能還要推遲。當前,地球面臨的環境問題可能產生鏈式效應,全球暗化可能同其他環境問題疊加,從而導致更加嚴重的生態問題。因此,人類必須立即行動起來,努力減少空氣污染,減少二氧化碳排放,降低因太陽輻射減少對環境可能造成的負面影響。