大氣棕色云的危機(jī)

編輯：趙大

龐大的棕色云團(tuán)正在亞洲各地的損害人們的呼吸系統(tǒng)，影響全球變暖，甚至加劇洪災(zāi)和旱災(zāi)。但是它的危害到底有多大，科學(xué)家們?nèi)匀粵]有定論。

從太空看地面總會有些特別的發(fā)現(xiàn)。就像那個著名笑話說的，美國的間諜衛(wèi)星拍到了福建土樓的照片，還以為那是新型的導(dǎo)彈發(fā)射井。大氣棕色云的發(fā)現(xiàn)也有些相似。1999年，聯(lián)合國環(huán)境署的印度洋實(shí)驗(yàn)（INDOEX）科學(xué)項(xiàng)目，從太空中發(fā)現(xiàn)了印度洋上漂浮著一個巨大的棕色云團(tuán)，厚度達(dá)到3000米，覆蓋的范圍和中國國土面積差不多。這個云團(tuán)是由什么組成的？人們從地面和大氣中作了采樣分析，發(fā)現(xiàn)它由一些微小的碳顆粒構(gòu)成，還有一些硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽等。這些微粒來源是不完全燃燒的煤炭、汽車尾氣以及農(nóng)田上燃燒秸稈產(chǎn)生的煙霧。其實(shí)這些微粒我們早就很熟悉了，它們組成了城市上空的灰霾。

小標(biāo)：從灰霾到棕色污染云

灰霾一直是城市的痼疾。2008年3月10日，廣州市陷入了濃重的灰霾，高速公路上的汽車甚至白天也要開著大燈，人們以為北方的沙塵暴吹到了珠三角。無風(fēng)的天氣使得聚集在城市上空的煙塵無法散去。這不是霧，而是來自工業(yè)排放和汽車尾氣的顆粒，它們燒灼著市民們的肺。據(jù)《廣州日報》報道，每逢灰霾天氣，去醫(yī)院看呼吸系統(tǒng)疾病的人就要增加15%，空氣污染也正在取代吸煙成為肺癌的主要病因——雖然吸煙率在下降，肺癌發(fā)病率卻隨著空氣質(zhì)量的惡化而增加。而灰霾的危害遍及全國。北京、上海、杭州、南京、成都都是灰霾的重災(zāi)區(qū)，“天總是灰蒙蒙的”。世界衛(wèi)生組織關(guān)于空氣中懸浮微粒的標(biāo)準(zhǔn)是20微克，但是中國 99%以上的大城市都高于這個標(biāo)準(zhǔn)。

城市中的灰霾并不是新鮮事。700多年前的北京城和倫敦就有過燃煤引起的空氣懸浮顆粒污染，13世紀(jì)時英王愛德華一世還曾因此暫時禁止燃煤。自從工業(yè)革命以來，灰霾和城市一起成倍成長。1952年在倫敦爆發(fā)了煙霧事件，導(dǎo)致4000人在4天內(nèi)死亡，而后又有8000人死于呼吸道疾病。1953年，洛杉磯的光化學(xué)煙霧也使得約200人喪身。但是這些污染似乎限于工業(yè)集中的城市。人們以為，只要搬到遠(yuǎn)離污染的郊區(qū)，或者把工廠遷到遠(yuǎn)處，就可以保證城市的空氣清潔。事實(shí)上，大多數(shù)的工業(yè)國家在20世紀(jì)下半葉都采取了這種辦法。但是隨著城市規(guī)模和數(shù)量的增長，這些懸浮顆粒開始聚集成大陸尺度的棕色云團(tuán)。隨著人們開始研究全球變暖，灰霾以另一種身份進(jìn)入了人們的視野。

灰霾的新名字叫做“黑碳?xì)馊苣z”，人們發(fā)現(xiàn)它的影響不止限于城市，而是影響了全球的氣候。氣溶膠指的是懸浮在大氣中0.01～10微米的固體和液體微粒，因?yàn)檫@個大小的顆粒會形成膠體，既不會溶化在空氣中，又不會像沙塵一樣在短期內(nèi)沉降下來。人們最初的研究認(rèn)為，這些由不完全燃燒形成的碳顆粒氣溶膠能夠在一定程度上抵消全球變暖。因?yàn)樽厣脑茍F(tuán)能夠遮擋陽光，如果沒有它們，氣候變暖將要比現(xiàn)在明顯得多，這倒算是因禍得福了。但壞消息是，它可能沉積到冰川表面，加速冰川的融化。

小標(biāo)：黑碳污染抵消南水北調(diào)

另一項(xiàng)研究的結(jié)果對中國來說更重要：黑碳?xì)馊苣z可能加劇中國南方的洪水，同時導(dǎo)致北方的干旱和沙塵暴。這是因?yàn)樗鼤魅鯇χ袊悦P(guān)的東亞季風(fēng)。

東亞季風(fēng)帶來了中國文明的繁榮，這個說法并不過分。受大氣環(huán)流的影響，世界同一緯度的其他地方大多是沙漠：從撒哈拉、中東到加里福利亞。只有中國東部，在東亞季風(fēng)的影響下獲得一片綠色：夏季乃至半年的時間里，季風(fēng)從太平洋帶來了豐沛的雨水，非常有利于農(nóng)作物的生長。

東亞季風(fēng)的動力來源于陸地和海洋的溫差，但是黑碳?xì)馊苣z會讓這個溫差減小。黑碳形成的棕色云團(tuán)會阻擋陽光，讓陸地溫度降低，而夏季陸地的溫度升高比海洋快是季風(fēng)形成的主要動力。2008年，氣象學(xué)家孫家仁等使用公用氣候系統(tǒng)模式（CCSM）模型，對中國海陸上空的大氣流動進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)陸地會因?yàn)楹谔細(xì)馊苣z降溫0.5攝氏度左右，而海水表面溫度會升高。這個溫差并不會使得夏天更涼爽，卻會讓東亞季風(fēng)減弱，讓中國的降雨失去平衡。

東亞季風(fēng)的減弱會抵消掉南水北調(diào)的功績。中國北方近10年來遇到了持續(xù)干旱，北京的十三陵水庫甚至需要長期從下游抽水維持水位。東亞季風(fēng)的減弱，會讓中國的水資源分配更加不平衡，濕潤的夏季風(fēng)深入中國北方的時間越來越短，更多的時間是停留在長江流域一帶。中國南方的洪澇災(zāi)害，如1998年的洪水被認(rèn)為是厄爾尼諾的結(jié)果，但是減弱的季風(fēng)帶來的大量降水，可能使災(zāi)害更加嚴(yán)重。2006年國家新立項(xiàng)了“中國大氣氣溶膠及其氣候效應(yīng)”項(xiàng)目，目的就是要準(zhǔn)確研究黑碳?xì)馊苣z的氣候效應(yīng)。

小標(biāo)：迷霧中的黑碳研究

但是黑碳?xì)馊苣z與氣候關(guān)系的研究才剛剛開始，很多基本的問題都沒有弄清。

首先，黑碳究竟會增強(qiáng)還是減弱溫室效應(yīng)，這個問題都沒有確切的答案?？茖W(xué)家們最初認(rèn)為棕色云團(tuán)遮蔽了陽光，作用就像讓恐龍滅絕的小行星撞擊升起的煙霧一樣；但是2001年雅各布森（M Z Jacobson）在自然雜志上發(fā)表了不同的看法，認(rèn)為黑碳顆粒的黑色表面會比地面更強(qiáng)烈地吸收太陽光，結(jié)果就是加劇了溫室效應(yīng)。當(dāng)時的美國總統(tǒng)布什就把雅各布森的文章當(dāng)做論據(jù)之一，認(rèn)為《京都議定書》上只談到了二氧化碳的排放，沒有考慮到黑碳的溫室效應(yīng)，所以拒絕在上面簽字。至今科學(xué)家們?nèi)匀辉跒楹谔嫉臏厥倚?yīng)而爭論，但是不知道爭論的結(jié)果能否影響奧巴馬在議定書上簽字的手呢？

即使確定了黑碳是增溫還是降溫，它在全球變暖中仍然是個巨大的變數(shù)。不同的模型，得出的黑碳變暖能力相差兩三個數(shù)量級。因?yàn)楹谔紩奂谀承┑胤叫纬纱髿庾厣?，不像二氧化碳那樣會在全球的大氣中均勻分布；大氣棕色云團(tuán)還會因?yàn)槌两德ⅲ诓煌募竟?jié)會在不同的地方出現(xiàn)，北美和歐洲的云團(tuán)夏天最明顯，亞馬遜的云團(tuán)只在秋天出現(xiàn)，東亞的云團(tuán)則一年四季都不散去；而黑碳顆粒本身就像活性炭除臭劑一樣，會吸收別的氣溶膠顆粒，會造成輻射吸收率的不確定。不確定因素這么多，要準(zhǔn)確預(yù)言黑碳對氣候變化的影響，并不比預(yù)測準(zhǔn)某一場英超的進(jìn)球數(shù)容易。

對黑碳的研究越深入，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)遇到的問題越多：黑碳會使降雨增加還是減少？有人認(rèn)為它會變成云層的凝結(jié)核增加降雨，但是也有人認(rèn)為它會減小雨滴大小，最后讓降雨減少。甚至對于黑碳的分布和排放也沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，人們只是根據(jù)各國的能源使用，得出了中國是黑碳排放第一大國的結(jié)論。但是黑碳污染的治理，不會等待一切研究得出結(jié)論之后再進(jìn)行，即使不考慮對氣候的影響，生活在終日灰蒙蒙的城市里也會讓人對生活失望。