雾霾漂浮路径和北极海冰融化：雾霾最后都去了哪里?

                             杨学祥，杨冬红

2014-12-14科技日报报道报道，南北极海冰截然相反的变化趋势令人百思不得其解。据物理学家组织网报道，科学家于今年9月份宣称，北极海冰量仍低于正常水平——已经持续数年的减少趋势还在继续，以至于北冰洋海冰覆盖面积日益“捉襟见肘”。随后，研究又发现，在北极海冰不断融化的同时，南极海冰量却居高不下——自上世纪70年代末有卫星观测纪录以来，2014年南极周围海域的海冰覆盖面积再刷纪录。

来自美国宇航局（NASA）戈达德太空飞行中心的瓦特·梅尔指出，总体而言全球的海冰量正在减少。美国宇航局和美国国家冰雪数据中心的卫星观测数据显示：自上世纪70年代末开始，北极海冰在以年均20800平方公里的速度消失；与此同时，南极海冰却以年均7300平方公里的速度不断“扩张”。

http://www.weather.com.cn/climate/2014/12/qhbhyw/2240162.shtml

南北极海冰截然相反的变化趋势可以从雾霾的全球路径中得到合理的解释。

北半球棕色云团的漂移路径

火山喷发物到达的高度为1—3公里至30-40 公里；持续时间为几星期至10多年。随着风系和涡流输送，进入平流层下层的火山灰形成火山灰尘幕，可以扩散到喷发地所在的整个半球，而在低纬度的火山喷发能扩散到全球，在中高纬度保持最大浓度，最后在极冠落下。因此火山灰幕对中高纬度的影响最大，平流层下层的气溶胶粒子的寿命一般是3-7年，长的能达15年。这表明火山喷发后会对世界性的气候波动产生一定的影响。

棕色云团包括火山灰，其漂移路径与火山灰完全相同。

图2 2006年9月1日至2007年4月10日期间全球气溶胶的排放和传输过程

我们来看一段取自Terra 和 Aqua卫星中分辨率成像光谱仪(MODIS)上视频，描述了2006年9月1日至2007年4月10日期间，全球气溶胶的排放和传输过程，也就是亚洲和其他大陆产生的污染物相互融合并扩散到全球的过程。

不同颜色代表了大气中的不同颗粒，蓝色的是海盐颗粒，绿色的是燃烧产生烟雾，主要来自自然界的火灾，橙红色的是来自沙漠的尘埃颗粒，白色是化石燃料或火山活动排放的硫化物。在视频中可见，南美洲和非洲南部的火灾很多，北美和欧洲排放的烟雾朝东飘去，来自撒哈拉沙漠的沙尘大面积向大西洋上空飘去，当视频进入到亚洲部分，中印上空的白色烟雾朝着太平洋方向飘去，与太平洋上空的风暴混合在一起。

http://www.zhihu.com/question/25980524

北半球的气溶胶最后集中在北极沉降。南半球的气溶胶最后在南极沉降。

棕色云团的降温和增温作用

其一，火山灰减弱太阳辐射，可以使气候变冷。1963年3月印度尼西亚巴厘岛上的阿贡火山爆发，1980年5月美国圣海伦斯火山大爆发，造成次年太阳直接辐射减少量都在15%以上，使北半球平均温度下降。滞后于火山喷发18个月，我国有一个显著的低温期。1951年到1985年，我国东北地区有6个夏季低温冷害年，其中5年都发生在2级以上火山喷发后1－2年[1]。

同样，棕色云团中的一些微小颗粒，会吸收阳光，或者将部分阳光反射回大气。棕色云团的成分非常复杂，硫酸盐等多种组分可以降温。联合国环境规划署的棕色云团报告就显示，自上世纪70年代以来，广州的日光强度已经下降了五分之一以上。棕色云团带来的一个正面影响，就是通过反射阳光和吸收热量，可以减缓全球气温上升的幅度。棕色云团一夜之间消失，全球气温可能迅速上升多达2度，而这正是一些科学家认为地球还能容忍的最大升温幅度。

其二，棕色云团中的黑碳（blackcarbon）的组分已被证实可以和二氧化碳一样产生温室效应。尤其值得关注的是，棕色云团正在加速喜马拉雅等地冰川的融化速度。联合国环境规划署棕色云团报告的领衔作者、美国加州大学圣地亚哥分校Scripps海洋研究所拉曼纳森（V.Ramanathan）教授就对《财经》记者表示，黑碳沉降在冰雪上，会使冰雪颜色变暗，增强其吸收热量的能力；此外，黑碳还会加热空气。这些因素，都使得冰川融化加速。造成这种影响的，主要是黑碳，或者说黑碳气溶胶。黑碳是由富含碳的燃料，如农作物秸秆和煤炭等，不完全燃烧产生的烟雾。

北极海冰融化南极海冰扩展

南半球人口只占世界人口的11%多，大约有8亿。所以，世界人口主要集中在北半球，空气污染物排放也主要集中在北半球，棕色云团的降温和增温作用也集中在北半球。

棕色云团的成分非常复杂。硫酸盐等多种组分可以降温，但黑碳（blackcarbon）的组分已被证实可以和二氧化碳一样产生温室效应。

黑碳气溶胶也主要集中在北半球。黑碳气溶胶最终在北极沉降，导致北极海冰在以年均20800平方公里的速度消失。由于黑碳气溶胶最终在北极集中沉降，所以北极是受棕色云团增温作用最大的地区。

海盐是大气海洋边界层的主要气溶胶组分，特别是南半球大气中的主要气溶胶组分。它没有增温作用，只有降温作用。

这是北极海冰融化而南极海冰扩展的原因之一。