利用南大洋原始空气估算工业化前污染

一个鲜为人知的科学复杂因素使评估人类造成的气候变化成为一件麻烦事，那就是它并不全与温室气体有关。气溶胶的排放-例如，来自各种来源的微小大气颗粒将阳光散射回太空-起到了抵消部分人类造成的变暖的作用。与长寿的温室气体不同，气溶胶洗出大气的速度很快，不会留下任何历史记录。这使得重建工业革命之前的气溶胶水平成为一个挑战。

为了改进和交叉检查对过去气溶胶水平的估计，研究人员取得了创造性的成果。华盛顿大学伊莎贝尔·麦考伊(Isabel McCoy)领导的一项新研究利用南极洲周围的天空几乎没有人类造成的气溶胶污染这一事实，设定了一个新的工业化前基线。

气溶胶通过直接(散射阳光)和间接(修改云层)效果来降温。在这种情况下，研究人员正在使用卫星云数据来研究后者。具体地说，他们根据对液滴大小和云层厚度的测量，计算出每立方厘米的云滴数量。因为气溶胶可以起到凝聚核的作用，液滴在其周围形成，它们往往会导致更高水平的较小液滴。

虽然燃煤和其他燃烧活动造成的气溶胶污染往往存在于整个北半球，但南极洲的大气隔离使这些气溶胶无法进入。利用南极作为工业化前气溶胶水平的指标，研究人员将卫星数据应用于许多气候模型。首先，他们比较这些模型与世界各地现代云滴浓度的匹配程度，然后计算随着时间的推移气溶胶污染的影响。

有几个地区的现代模型模拟与卫星数据不太匹配。这些模型通常高估了北半球中纬度地区的水滴浓度，而低估了南极夏季的水滴浓度。虽然模型显示夏季只有温和的增长，但卫星数据显示，南极的水滴浓度实际上与污染的北半球一样高-这是一个令人惊讶的结果。

你会问，在这个“原始”的环境里，这怎么可能呢？它很可能不是一个伪装的燃煤电厂或任何其他人类气溶胶来源。气溶胶确实是自然产生的，其中一个重要的来源是海洋中的浮游植物和细菌。它们产生二甲基硫化物，这是海水独特气味的来源之一，也是一种导致形成微小的含硫气溶胶的化合物。

当夏季海冰萎缩，生命利用营养丰富的水域时，南极洲周围会出现巨大的浮游植物水华。这就产生了大量的气溶胶，让云滴在周围形成。

关于这一点，最有趣的是它暗示了我们对气溶胶污染冷却影响的估计。如果模型基本上高估了人为造成的气溶胶对云的影响，而低估了自然气溶胶的影响，那么计算出的人类气溶胶污染的影响就太大了。当研究人员计算自1850年以来这种气溶胶-云效应的强度时，他们得出的结果是，地球气候系统每平方米的能量减少了0.6到1.2瓦。(这抵消了温室气体增加的部分能量。)

除了模型之外，已经使用多条证据线研究了气溶胶的影响，新计算的值支持使用全部证据得出的当前最佳估计，尽管范围略窄。因此，这项研究的结论更多地与气候模型有关，研究人员说，气候模型可以利用这些信息来改善模型的云-气溶胶联系。但这也是一个有趣的例子，通过研究地球上工业革命没有-至少在一个非常具体的方式-产生了很大影响的位置来访问过去。