文/周佰銓 翟盤茂

編輯/胡艷芬

　　最近一項研究指出，地球正在持續“變暗”（Earth Darkening）。這項基于長達20年衛星觀測數據的研究表明，地球反射回太空的太陽光顯著減少，行星反照率呈明顯下降趨勢，并且指出“變暗”在北半球表現得尤為突出，其變暗速率明顯快于南半球。這一發現引發了人們對地球“變暗”可能進一步加劇全球變暖的關注。

　　在區域尺度上，中國科學院院士樸世龍的團隊等更早的研究指出，青藏高原正在“變暗”，且可產生重要的區域及遙相關（指相距數千千米以外兩地氣候要素間存在的高相關性現象）影響。

　　事實上，早在20世紀90年代，所謂“全球變暗（Global Dimming）”現象就已進入科學家的視野。后續基于對許多相關研究的綜合評估，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）評估報告指出：這種“全球變暗”現象從范圍上講并不是全球的，且此現象主要發生在20世紀50年代到80年代，在這之后許多地區都觀測到了變亮過程。

　　那么，目前基于衛星觀測得出的地球“變暗”（Darkening）的研究成果與以前IPCC報告的全球“變暗”（Dimming）評估結果有什么不同呢？

不同視角看“變暗”，含義不同

　　從太空向下和從地表向上不同視角看太陽輻射的變化，“變暗”的含義截然不同。

　　從“變暗”的原英文詞匯也能發現端倪，上述人類發現的“變暗”現象是有區別的。太陽光進入地球大氣后，其中有一部分光被反射回太空，還有一部分被大氣層吸收，剩余的到達地球表面，被地面吸收。正是基于對這部分到達地球表面的太陽輻射的觀測，20世紀90年代揭示了“全球變暗（Global Dimming）”現象，指的是發現到達地球表面的太陽輻射減少了。即從地表視角來看太陽輻射的影響，我們身處的地球表面“變暗”了。

　　太陽輻射到達地球表面后，也有一部分會被反射回太空。大氣和地球表面反射回太空的太陽輻射構成了總的地球反射太陽輻射?；谛l星觀測最新發現的地球“變暗”指的是從太空向下看，地球總的反射回太空的太陽輻射變少了。也就是說，更多的射向地球的太陽光被地球大氣和地表吸收了，所以從太空中看，地球“變暗”了。

　　簡單表述，衛星觀測到的“變暗”是大氣層頂部反射回太空的太陽輻射減少現象，而地表觀測到的“變暗”是指到達地面的太陽輻射減少現象。

“變暗”的原因及氣候效應

　　地面觀測視角下的地球“變暗”主要成因是大氣中氣溶膠的增多，減少了到達地面的太陽輻射，產生的氣候影響主要是降溫效應。而太空視角下的地球“變暗”意味著更少的太陽輻射被反射到太空中，更多的能量滯留在地球氣候系統內部，可能會進一步加劇氣候變暖。

　　盡管從太空和地面觀測兩個視角揭示的“變暗”是不同的物理現象，但它們均與大氣中的氣溶膠顆粒密切相關。氣溶膠源自化石燃料燃燒、生物質燃燒等活動，能直接吸收和反射太陽輻射，同時作為凝結核影響云的形成及其微物理特性。

　　在20世紀90年代之前的快速工業化時期，大量氣溶膠如同一把陽傘，顯著削弱了抵達地面的陽光，導致地表觀測到的太陽輻射減少，即地表視角下地球“變暗”。而在這之后，尤其是2000年以來，隨著北半球多國對空氣污染進行防控治理，氣溶膠隨之減少，更多陽光得以到達地表，而反射回太空的陽光則減少了，從而使得人類在近20年間從太空視角來觀測，發現地球“變暗”了。有研究者稱，這是“清潔空氣帶來的氣候副作用”。

　　從半球尺度的影響上看，受2019至2020年澳大利亞林火和2021至2022年湯加火山爆發等事件影響，南半球氣溶膠的含量增多，反射回太空的光增多。從太空視角分析，氣溶膠-輻射相互作用就成為南半球暗化速率慢于北半球的原因之一。

　　地表反照率的改變是驅動太空視角下地球“變暗”的另一關鍵因素。全球變暖導致冰川消融，雪蓋和海冰融化，使得高反照率的明亮冰雪表面被深色的陸地或水體取代。這些深色表面吸收更多太陽光，形成“變暖-融化-吸收更多熱量-進一步變暖”的正反饋循環。北半球因其擁有更多的陸地和海冰覆蓋，受此過程影響更為顯著。

　　此外，氣候變暖與二氧化碳“施肥效應”帶來的植被增多，以及城市化導致的地表覆蓋變化，共同推動了地表反照率的降低（反照率降低，意味著吸收的能量增加）。值得關注的是，植被變化對反照率的影響具有明顯的季節性和區域性特征。在北半球高緯度地區，森林擴張雖然通過碳匯作用有助于緩解氣候變化，但其導致的反照率下降卻可能產生增溫效應，這種生物地球物理反饋的凈效應仍值得深入探究。

　　云層分布和特性的變化，同樣對太空視角下地球“變暗”以及南北半球“變暗”的差異化趨勢有一定影響。有研究指出，地球低層云量在過去幾十年有所減少，這直接削弱了地球系統的太陽輻射反射能力。然而，由于云物理過程的復雜性和觀測手段的局限性，人類對云層變化的凈氣候效應的認知仍存在較多空白。

　　在區域尺度上，地表反照率降低造成的“變暗”通過改變能量收支，也會產生深遠的區域及遙相關影響。以青藏高原為例，第二次青藏高原科學考察研究發現該地區因冰川退縮和植被變綠，正在顯著“變暗”。研究人員指出，這會通過冰雪反照率反饋加劇當地的升溫。同時，高原地表感熱通量（由地表與大氣間溫度差異驅動的湍流熱交換過程，屬于行星邊界層內垂直能量輸送的核心參數）的增強會進一步影響大氣環流，可能強化南亞高壓和西太平洋副熱帶高壓，從而對東亞季風系統產生影響，或加劇我國東部地區“南澇北旱”的格局。

地球大氣 - 地表太陽輻射收支過程以及基于太空和地面視角對“變暗”觀測的示意圖

“人為太陽輻射干預”能減緩氣候變暖嗎

　　地球“變暗”是人為活動與自然過程共同作用的結果，它與全球變暖過程相互強化。近年來，除了實施溫室氣體的減排策略以減緩氣候變暖以外，通過“人為太陽輻射干預”減少到達地面的太陽輻射等地球工程技術近年來受到關注。

　　研究發現，火山噴發后，更多的太陽輻射反射到太空中，從而減少了到達地面的太陽輻射，出現全球地表溫度下降的現象。借鑒類似火山噴發過程，通過向平流層注入硫酸鹽顆粒等氣溶膠前體物，增強地球對太陽輻射的反射能力，從而提高行星反照率，能達到為地表降溫的效果。

　　但這一技術也伴隨著不容忽視的潛在風險。平流層地球工程有可能引發區域氣候的重大改變，包括對季風系統的干擾、降水格局的重塑，以及對平流層臭氧層形成潛在威脅。由于地球氣候系統十分復雜，這種干預還可能產生新的氣候和生態環境影響。

　　此外，技術層面上也仍存在諸多不確定性，還包括氣溶膠顆粒在平流層的駐留時間、分布均勻性，以及實施成本、代價等。我國最近立項的“平流層地球工程的中國氣候效應及對生態環境的影響”重點研發項目，正致力于系統評估這一技術應用的可能影響與風險，為未來的氣候變化應對策略提供科學依據。

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