森林专家普遍认为,随着气候变化导致全球变暖和干燥,野火将更频繁地爆发。这意味着更多的财产损失、政府在消防队上花费更多的资金,以及更多令人讨厌的、污染性的烟雾笼罩着夏日的天空。
但科学家们不确定野火产生的烟雾是否导致气候变化。事实证明,烟雾是很棘手的物质,其特性很难插入到有助于预测气候变化如何发展的计算机模型中。
匹兹堡卡内基梅隆大学机械工程系教授艾伦·罗宾逊说:“生物质燃烧非常复杂。”罗宾逊说,燃料的种类很多,从黄松到泥炭,“它们的燃烧方式非常不可控,因此很难把握问题的实质。”
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罗宾逊和其他人昨天在《自然-地球科学》杂志上发表的一项新研究试图让气候建模人员更好地了解烟雾进入大气层后的作用。它表明,尽管烟雾的影响程度不及化石燃料排放,但它可能比之前认为的更严重地加剧气候变化。
梳理烟雾的颜色
当烟雾进入大气层时,其颗粒以不同的方式对阳光作出反应。一种烟雾颗粒(通常被称为烟尘)是黑色的,会吸收阳光,这意味着它会使大气变暖。其他颗粒,称为有机碳气溶胶,由数万种不同的分子组成,这些分子既有升温效应,也有降温效应——有些吸收阳光,有些反射阳光,但净效应很难确定。
为了使气候模型更易于操作,科学家假设有机碳气溶胶通常颜色较浅,具有整体降温效应。如今,许多气候变化预测都依赖于这样一种观点,即烟尘和有机碳气溶胶各自的升温和降温特性会相互抵消,这意味着烟雾对气候的影响并不那么显著。
但通过在美国蒙大拿州米苏拉的美国林务局火灾科学实验室进行的一系列实验,罗宾逊和他的同事认为,这种假设可能不得不改变。
他们点燃了一系列不同的燃料,并将烟雾收集到一个大型的、类似袋子的“烟雾室”中。然后,他们分析了烟雾,发现有机碳气溶胶中一种叫做棕色碳的颗粒,它们吸收阳光并使大气变暖,发挥着重要作用。
罗宾逊说:“如果你把棕色碳考虑进去,它会把生物质燃烧明确地推向升温的类别。”
这一发现尚未应用于高级气候变化模型,但研究人员进行了一项粗略的计算,发现森林火灾或为清理土地而故意引发的火灾很可能与化石燃料排放一起,在地球变暖中发挥着重要作用。
该报告的另一位作者,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的高级气候科学家曼文德拉·杜比补充说,导致气候变暖的棕色和黑色碳颗粒存在于由高温、剧烈燃烧的火焰引起的烟雾中——这种火焰正开始更频繁地爆发。
杜比说:“随着气候变化,一些模型表明火灾将变得更热、更剧烈。如果你有更热的火灾,那么产生更多黑色和棕色碳的可能性就会增加。”
控制火灾能否成为快速遏制变暖的方法?
英国雷丁大学的气候过程讲师尼古拉斯·贝卢安表示,这一发现“证实了我们怀疑的事情——烟雾的吸收不仅仅来自黑碳。”
然而,贝卢安很高兴研究人员找到了一种将棕色碳纳入气候预测的方法。
贝卢安说:“从我这个自私的建模人员的角度来看,这真是一件好事。”
并非所有气候模型科学家都同意。哥伦比亚大学和美国宇航局戈达德空间研究所的副研究科学家科斯塔斯·齐加里迪斯表示,他对该论文计算烟雾中棕色碳含量的 方法表示怀疑,他说他过去也看到过类似的实验,但最终没有得出结论。
齐加里迪斯在一封电子邮件中说:“作为一名全球建模人员,我很高兴看到如此简单的参数化,但我会犹豫是否立即加入并将其应用到我的气候模型中。”
但是,如果这项研究最终证明是可靠的,罗宾逊和杜比建议,它可能会产生重要的政策影响。例如,限制焚烧田地和森林来清理农业用地将变得更加重要,以便实施,并且可以成为发展中国家实现减排目标的策略。
贝卢安表示,此类行动可能会产生快速的积极结果,因为与二氧化碳相比,烟雾颗粒在大气中的寿命相对较短。
贝卢安说:“如果你设法制定在多年内以非常持久的方式减少排放的政策,你将很快获得没有排放的好处。”
然而,罗宾逊警告说,即使野火烟雾被证明正在帮助推动气候变化,这也不应取代减少化石燃料排放的努力。
罗宾逊说:“最终,二氧化碳是气候变化的最大驱动因素,而大量二氧化碳来自化石能源。展望未来,至少在我看来,如果你停止野火……它不会避免气候变化。”
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