大气尘埃增加掩盖了温室气体变暖效应

2020 年 6 月 18 日“哥斯拉”沙尘暴的太空可视化，当时沙漠沙尘从撒哈拉沙漠吹向北美。加州大学洛杉矶分校的一项研究发现，大气中微小尘埃的增加掩盖了温室气体使地球变暖的全部可能性。

一项新的研究表明，全球大气尘埃——来自沙漠沙尘暴的微小气载颗粒——对地球具有轻微的整体降温作用，掩盖了温室气体造成的全部变暖。

今天发表在 《自然评论地球与环境》上的加州大学洛杉矶分校研究发现，自 1800 年代中期以来，沙漠灰尘的数量增加了大约 55%，这增加了灰尘的冷却效果。

该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并驱散使地球变暖的高云——该研究计算出尘埃的总体影响是冷却的。

该研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校大气物理学家贾斯珀·科克说，如果尘埃水平下降——或者甚至只是停止增长——变暖可能会加剧。

研究颗粒物如何影响气候的科克说：“我们发现沙漠尘埃增加了，而且很可能轻微抵消了当前气候模型所缺少的温室变暖。” “增加的灰尘并没有导致大量降温——气候模型仍然很接近——但我们的研究结果表明，仅温室气体就可能导致比目前模型预测的更严重的气候变暖，”他说。

Kok 将这一启示比作在高速驾驶汽车时发现车辆的紧急制动器已部分启动。正如完全释放制动器可能会使汽车移动得更快一样，停止增加灰尘水平可能会略微加速全球变暖。

尽管自前工业时代以来，大气中的沙漠尘埃水平总体上有所增加，但趋势并不稳定——一路上有上升也有下降。而且由于有太多自然和人为影响的变量会导致尘埃水平增加或减少，科学家们无法准确预测未来几十年大气尘埃数量将如何变化。

科克说，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降温。但是，尽管科学家们花了数十年的时间来确定这些人造气溶胶的后果，但沙漠尘埃的确切变暖或降温效果直到现在仍不清楚。研究人员面临的挑战是确定已知的尘埃变暖和降温效应的累积效应。

除了大气与阳光和云层的相互作用外，当尘埃落回地球时，它会沉降在雪和冰上，使它们吸收更多的热量，从而使它们变暗。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，它们会支持浮游植物的生长，浮游植物会吸收大气中的二氧化碳，从而产生净冷却效应，Kok 说。

自 1850 年左右以来，人类活动使地球变暖了 1.2 摄氏度，即 2.2 华氏度。科克说，如果没有尘埃的增加，气候变化可能已经使地球变暖了约 0.1 华氏度。Kok 说，随着地球变暖接近 2.7 华氏度，科学家们认为这是特别危险的，每十分之一度都很重要。

“我们希望气候预测尽可能准确，而这种尘埃增加可能掩盖了高达 8% 的温室效应，”Kok 说。“通过增加占大气颗粒物质量一半以上的沙漠尘埃，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当前微观矿物颗粒的数量。他们确定全球有 2600 万吨此类颗粒——相当于大约 500 万只漂浮在空中的非洲象的重量。

接下来，他们查看了地质记录，收集了冰芯数据、海洋沉积物记录和泥炭沼泽样本，这些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在稳步增加。

土壤干燥、风速加快和人类改变土地利用方式——例如，将水用于灌溉和将边缘沙漠地区转变为牧场和农田——可能会增加灰尘。Kok 说，虽然由于这些类型的土地利用变化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，例如非洲的撒哈拉沙漠和萨赫勒地区以及亚洲的戈壁沙漠，但加利福尼亚州的欧文斯也发生了类似的变化湖和现在发生在索尔顿海，也在加利福尼亚州。

但是，导致沙尘水平增加的因素并不是明确的或线性的，Kok 说，沙漠颗粒物的数量是否会增加、减少或保持相对平稳尚不得而知。

Kok 强调，虽然大气尘埃的增加在某种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气候变化方面非常有用，这一发现可以进一步提高它们的实用性，”科克说。

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