大氣棕色云的危機

編輯：趙大

龐大的棕色云團正在亞洲各地的損害人們的呼吸系統，影響全球變暖，甚至加劇洪災和旱災。但是它的危害到底有多大，科學家們仍然沒有定論。

從太空看地面總會有些特別的發現。就像那個著名笑話說的，美國的間諜衛星拍到了福建土樓的照片，還以為那是新型的導彈發射井。大氣棕色云的發現也有些相似。1999年，聯合國環境署的印度洋實驗（INDOEX）科學項目，從太空中發現了印度洋上漂浮著一個巨大的棕色云團，厚度達到3000米，覆蓋的范圍和中國國土面積差不多。這個云團是由什么組成的？人們從地面和大氣中作了采樣分析，發現它由一些微小的碳顆粒構成，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、汽車尾氣以及農田上燃燒秸稈產生的煙霧。其實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：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，而是來自工業排放和汽車尾氣的顆粒，它們燒灼著市民們的肺。據《廣州日報》報道，每逢灰霾天氣，去醫院看呼吸系統疾病的人就要增加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，肺癌發病率卻隨著空氣質量的惡化而增加。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區，“天總是灰蒙蒙的”。世界衛生組織關于空氣中懸浮微粒的標準是20微克，但是中國 99%以上的大城市都高于這個標準。

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世紀時英王愛德華一世還曾因此暫時禁止燃煤。自從工業革命以來，灰霾和城市一起成倍成長。1952年在倫敦爆發了煙霧事件，導致4000人在4天內死亡，而后又有8000人死于呼吸道疾病。1953年，洛杉磯的光化學煙霧也使得約200人喪身。但是這些污染似乎限于工業集中的城市。人們以為，只要搬到遠離污染的郊區，或者把工廠遷到遠處，就可以保證城市的空氣清潔。事實上，大多數的工業國家在20世紀下半葉都采取了這種辦法。但是隨著城市規模和數量的增長，這些懸浮顆粒開始聚集成大陸尺度的棕色云團。隨著人們開始研究全球變暖，灰霾以另一種身份進入了人們的視野。

灰霾的新名字叫做“黑碳氣溶膠”，人們發現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，因為這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沉降下來。人們最初的研究認為，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。因為棕色的云團能夠遮擋陽光，如果沒有它們，氣候變暖將要比現在明顯得多，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：黑碳污染抵消南水北調

另一項研究的結果對中國來說更重要：黑碳氣溶膠可能加劇中國南方的洪水，同時導致北方的干旱和沙塵暴。這是因為它會削弱對中國性命攸關的東亞季風。

東亞季風帶來了中國文明的繁榮，這個說法并不過分。受大氣環流的影響，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，在東亞季風的影響下獲得一片綠色：夏季乃至半年的時間里，季風從太平洋帶來了豐沛的雨水，非常有利于農作物的生長。

東亞季風的動力來源于陸地和海洋的溫差，但是黑碳氣溶膠會讓這個溫差減小。黑碳形成的棕色云團會阻擋陽光，讓陸地溫度降低，而夏季陸地的溫度升高比海洋快是季風形成的主要動力。2008年，氣象學家孫家仁等使用公用氣候系統模式（CCSM）模型，對中國海陸上空的大氣流動進行了模擬，發現陸地會因為黑碳氣溶膠降溫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，卻會讓東亞季風減弱，讓中國的降雨失去平衡。

東亞季風的減弱會抵消掉南水北調的功績。中國北方近10年來遇到了持續干旱，北京的十三陵水庫甚至需要長期從下游抽水維持水位。東亞季風的減弱，會讓中國的水資源分配更加不平衡，濕潤的夏季風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。中國南方的洪澇災害，如1998年的洪水被認為是厄爾尼諾的結果，但是減弱的季風帶來的大量降水，可能使災害更加嚴重。2006年國家新立項了“中國大氣氣溶膠及其氣候效應”項目，目的就是要準確研究黑碳氣溶膠的氣候效應。

小標：迷霧中的黑碳研究

但是黑碳氣溶膠與氣候關系的研究才剛剛開始，很多基本的問題都沒有弄清。

首先，黑碳究竟會增強還是減弱溫室效應，這個問題都沒有確切的答案?？茖W家們最初認為棕色云團遮蔽了陽光，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）在自然雜志上發表了不同的看法，認為黑碳顆粒的黑色表面會比地面更強烈地吸收太陽光，結果就是加劇了溫室效應。當時的美國總統布什就把雅各布森的文章當做論據之一，認為《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，所以拒絕在上面簽字。至今科學家們仍然在為黑碳的溫室效應而爭論，但是不知道爭論的結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。不同的模型，得出的黑碳變暖能力相差兩三個數量級。因為黑碳會聚集在某些地方形成大氣棕色云，不像二氧化碳那樣會在全球的大氣中均勻分布；大氣棕色云團還會因為沉降慢慢消散，在不同的季節會在不同的地方出現，北美和歐洲的云團夏天最明顯，亞馬遜的云團只在秋天出現，東亞的云團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，要準確預言黑碳對氣候變化的影響，并不比預測準某一場英超的進球數容易。

對黑碳的研究越深入，科學家們發現遇到的問題越多：黑碳會使降雨增加還是減少？有人認為它會變成云層的凝結核增加降雨，但是也有人認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確的數據，人們只是根據各國的能源使用，得出了中國是黑碳排放第一大國的結論。但是黑碳污染的治理，不會等待一切研究得出結論之后再進行，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。