青藏高原和喜马拉雅山脉上空正在发生一种奇怪的现象，这可能被证明是一场大气噩梦。来自印度和中国山脉周围低地的污染物可以被提升到高达 18 公里的高度，到达平流层——直接位于对流层上方的大气层，其中包含大部分地球臭氧。这远高于车辆、发电厂和火灾通常产生的气溶胶高度。研究人员警告说，一旦气溶胶达到如此高度，它们就会在全球范围内扩散，破坏保护我们免受紫外线辐射的臭氧层，并加剧全球变暖。
美国宇航局兰利研究中心的遥感专家让-保罗·维尼耶 (Jean-Paul Vernier) 说，直到几年前，“我们还认为人类活动对平流层的影响很小。”科学家们之前认为只有火山才能将气溶胶（微小的颗粒或液滴）喷射到如此高度。大多数研究未来气候变化情景的模型都没有考虑平流层中的气溶胶。九月份报告的特殊测试证实，气溶胶继续在印度上空积聚，这项工作揭示了关于其成分的新见解。
当维尼耶和他的同事在 2009 年发现气溶胶时，它们的存在是一个很大的惊喜。他们筛选了来自 CALIPSO（法国和美国联合发射的一颗卫星）的数据，发现在地中海东部、印度北部和中国西部的大片区域上空 13 至 18 公里处存在一层厚厚的气溶胶层。维尼耶当时推测，该层在夏季最为突出，并且与火山爆发无关。他称之为亚洲对流层顶气溶胶层 (ATAL)，因为它位于对流层顶内，对流层顶是跨越对流层上部和平流层下部的过渡带。去年，该团队在《地球物理研究杂志》上报告称，自 1996 年（卫星观测中首次出现气溶胶层的时间）以来，ATAL 中的气溶胶量增加了两倍。
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马里兰大学帕克分校的大气科学家刘威廉 (William Lau) 说，这一发现具有挑衅性，但一直以来“关于它是真实的还是仅仅是观测伪像，存在很多争论”，他没有参与这项研究。维尼耶说，证明 ATAL 存在的最好方法是驾驶飞机飞越亚洲上空的对流层顶，这将使研究人员能够对大面积区域的粒子进行采样。然而，美国宇航局和欧洲航天局都没有获得任何相关亚洲国家的许可来开展此类实地考察。
维尼耶的团队求助于次优选择。他们与印度科学家合作，于 2014 年从印度各地的三个地点向对流层顶发射了气象气球。他们在 2015 年和 2016 年重复了实验。2016 年 9 月，该团队在科罗拉多州举行的国际全球大气化学项目会议上报告说，气球上的传感器不仅证实了印度上空对流层顶气溶胶的存在，而且还提供了关于其成分的新数据。
例如，研究人员发现 90% 的污染物是直径小于 0.2 微米的微小液滴。在 2016 年 8 月于圣城和臭名昭著的污染城市瓦拉纳西进行的活动中，该团队在有效载荷中加入了一个采样器，用于捕获过滤器上的对流层顶气溶胶。初步分析表明，大多数污染物是硫酸盐气溶胶，以及灰尘和碳质颗粒，如黑碳。
泵送到天空
当维尼耶的团队捕获污染物时，刘威廉和他的同事通过将多年的污染和气象条件卫星测量数据（频率高达每隔几小时一次）输入美国宇航局开发的新计算机程序 MERRA2，追踪了污染物来源。该团队重建了大气过程，并展示了 ATAL 气溶胶的来源以及它们如何达到如此高度。
正如刘威廉在中国 8 月举行的青藏高原地表多圈层过程及其环境和气候效应评估国际研讨会上向听众解释的那样，污染物进入对流层顶有两种途径，一种来自印度，另一种来自中国中东部。刘威廉解释说，污染物在四月和五月堆积在喜马拉雅山脉和青藏高原东部的山麓。“然后在亚洲季风开始时被卷入对流层顶。”
刘威廉说，这种泵吸现象在全球范围内是独一无二的，这很大程度上归因于青藏高原不寻常的地形。它的面积为 250 万平方公里（约占美国陆地面积的四分之一），平均海拔超过 4,500 米。由于如此高海拔的广阔高原吸收了大量的太阳辐射，因此夏季高原上方的大气层比低地或海洋上空同等高度的空气要温暖得多。这种温差是亚洲季风的引擎，产生了从印度洋和太平洋吹向西藏的风，这些风将堆积在山麓的污染物也带走了。
由于高原在夏季的强烈加热效应，上覆的暖空气比邻近低地上空的空气上升得更高进入大气层。“因此，西藏上空对流层的顶部比周围地区高得多，”刘威廉说。“我认为它就像一个被沸水向上推起的盖子，突出到平流层中。”刘威廉说，在那里，污染物很容易溢出到邻近的平流层。“在夏季结束时，‘盖子’又落了下来，这会在平流层中留下气溶胶，”他解释道。平流层中突出的强劲水平风可以将污染物传播到世界各地。
全球影响
日本筑波大学的气候科学家上野健一 (Kenichi Ueno) 说，这些观测“首次将亚洲地表污染物与对流层顶中的气溶胶直接联系起来”，他没有参与这项研究。他说，时间和道理上都讲得通，因为自 20 世纪 90 年代以来中国和印度的工业化与 ATAL 在 1996 年的首次出现以及此后的增厚是一致的。
上野健一说，一旦气溶胶进入平流层，它们就会变得非常稳定，并且可以持续数年，而在对流层中只能持续数天或数周，并且它们可以激活氯等破坏臭氧层的化合物。加州大学洛杉矶分校的气候科学家于谷 (Yu Gu) 说，对流层顶中的气溶胶也使气候预测变得复杂；政府间气候变化专门委员会在 2013 年发布的最新评估中没有考虑它们。她说，如此高空的气溶胶“可以改变到达地球表面的太阳辐射量，并通过云层形成影响降雨”。但她补充说，在研究人员获得更多关于其化学成分的细节之前，“我们无法开始评估它们对气候的精确影响。”
更多的实验将提供这些细节。与此同时，上野健一说，“应该更加严格地努力减少亚洲的排放”。“这些发现真正地传达了一个信息，即亚洲污染是一个具有全球影响的区域问题。”