全球大气尘埃的增加掩盖了温室气体的变暖效应

最新研究发现，全球大气尘埃——来自沙漠沙尘暴的微观空气传播颗粒等从沙漠等土地上产生的大气尘埃，对地球具有轻微的整体冷却效应，掩盖了温室气体引起的全部变暖。

图源：NASA Scientific Visualization Studio

该研究由加州大学洛杉矶分校发表于《自然综述-地球与环境》（Nature Reviews Earth and Environment）。研究发现，自19世纪中期以来，沙漠沙尘的数量增长了大约55%，这增加了沙尘的冷却效果。

研究首次证明了大气沙漠尘埃的整体冷却效果。大气尘埃的一些影响使地球变暖，但由于尘埃的其他影响实际上抵消了变暖——例如通过将阳光散射回太空，驱散使地球变暖的高空云层，该研究计算出尘埃的整体影响是冷却的。

“如果尘埃水平下降，甚至只是停止增长，变暖可能会加剧。” 研究的主要作者，加州大学洛杉矶分校大气物理学家Jasper Kok说。

“我们发现沙漠尘埃增加了，并且很可能略微抵消了温室变暖，这是当前气候模型中缺失的。增加的灰尘并没有导致大量的冷却，气候模型仍然接近。但我们的研究结果表明，仅温室气体就可能导致比模型目前预测的更多的气候变暖。”

Jasper Kok将这一发现比作在高速驾驶汽车时发现车辆的紧急制动器已部分接合。正如完全松开刹车可以使汽车行驶得更快一样，停止灰尘水平的增加可能会略微加速全球变暖。

虽然自前工业化时代以来，大气沙漠尘埃水平总体上有所增加，但趋势并不稳定——一路上升和下降。由于有太多的自然和人为影响的变量会导致尘埃水平增加或减少，科学家无法准确预测未来几十年大气尘埃的数量将如何变化。

“燃烧化石燃料产生的一些微小的空气传播颗粒也暂时有助于冷却。但是，尽管科学家们花了几十年的时间来确定这些人造气溶胶的后果，但到目前为止，沙漠尘埃的确切变暖或冷却效果仍然不清楚。研究人员面临的挑战是确定尘埃已知的变暖和变冷效应的累积效应。”

“除了大气与阳光和云层的相互作用外，当尘埃落回地球时，它会通过沉淀在雪和冰上而变暗，使它们吸收更多的热量。尘埃还通过沉积铁和磷等营养物质来冷却地球。例如，当这些营养物质降落在海洋中时，它们支持浮游植物的生长，这些浮游植物从大气中吸收二氧化碳，从而引起净冷却效应。”Jasper Kok说。

自1850年以来，人类活动使地球变暖了1.2摄氏度，或2.2华氏度。如果没有尘埃的增加，气候变化可能会使地球变暖多出约0.1华氏度。“随着地球接近科学家认为特别危险的2.7华氏度变暖，十分之一度都很重要。”

“我们希望气候预测尽可能准确，而这种灰尘的增加可能会掩盖高达8%的温室变暖。通过增加沙漠尘埃，占大气颗粒物质量的一半以上，我们可以提高气候模型预测的准确性。这非常重要，因为更好的预测可以为如何缓解或适应气候变化的更好决策提供信息。”

研究人员使用卫星和地面测量来量化空气中微观矿物颗粒的当前数量。他们确定全球有2600万吨这样的颗粒——相当于漂浮在天空中的约500万头非洲大象的重量。

接下来，他们查看了地质记录，从冰芯，海洋沉积物记录和泥炭沼泽样本中收集数据，这些样本都显示了从天而降的大气尘埃层。来自世界各地的样本显示沙漠尘埃稳步增加。

由于土壤干燥、风速提高和人类土地利用的变化，例如，将水用于灌溉，并将边缘沙漠地区变成牧场和农业用地，灰尘可能会增加。Jasper Kok说：“虽然由于这些类型的土地利用变化而导致的尘埃水平增加主要发生在世界上最大的沙漠的边界上，如非洲的撒哈拉沙漠和萨赫勒地区以及亚洲的戈壁沙漠，但类似的变化也发生在加利福尼亚州的欧文斯湖，现在也发生在加利福尼亚州的索尔顿海。”

他强调：“虽然大气尘埃的增加在一定程度上掩盖了温室气体使气候变暖的全部潜力，但研究结果并未表明气候模型是错误的。气候模型在预测未来的气候变化方面非常有用，这一发现可以进一步提高其实用性。”

参考文献：

Kok, J.F., Storelvmo, T., Karydis, V.A. et al. Mineral dust aerosol impacts on global climate and climate change. Nat Rev Earth Environ (2023). https://doi.org/10.1038/s43017-022-00379-5

编译 | 开心

审阅 | Sara