作者:高雅丽 来源:中国科学报 发布时间:2022/2/27 19:49:48
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消费视角:发达和发展中国家气溶胶气候效应相近

 

硫酸盐气溶胶是人类活动产生的二次无机气溶胶的主要类型之一,它在大气中的生命周期较短,可以造成显著的局地污染和气候影响,并进一步通过大气输送和气候响应对全球气候产生影响。

近日,中国科学院大气物理研究所(以下简称大气所)和北京大学研究团队首次从消费视角评估了发达国家和发展中国家相关的硫酸盐气溶胶的气候效应,发现二者对全球温度和降水的影响相近,相关研究成果发表于《自然-地球科学》。

论文共同通讯作者、大气所研究员黄刚指出,在全球经济一体化背景下,此项研究为促进可持续发展、推动国际合作以应对全球气候变化提供了新的思路和科学依据。

厘清消费排放影响

工业革命以来,人为污染物排放持续增加。为应对气候变化、遏制全球变暖,世界各国制定了《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》《巴黎协定》等合作协议公约来推动各国承担相应责任并积极减排。

由于生产过程往往伴随着大量污染物排放,科学家陆续对生产活动引起的气溶胶气候效应展开了系列研究。过去几十年间,发达国家的生产排放持续下降,但消费排放的下降速度要弱得多。随着国际贸易的不断发展,仅从生产角度评估一个地区相关的污染排放及其影响有些不足。

论文共同第一作者、内蒙古大学讲师周春江表示,在全球经济一体化的背景下,国际贸易使得产品消费和生产相关排放在地理空间上分离,并且各个经济体的生产供给、消费消耗以及相应的排放在总量、部门类别和空间分布上存在显著的差异。

那么,消费角度的排放和生产角度的排放有何不同?周春江说:“生产角度是地理位置进行划分,谁排放了污染物就算谁的;消费的角度下,为满足任意一个消费行为所引起的污染排放都认为算该消费者相关的排放。”

周春江进一步做了举例说明:假如中国生产10件衬衫伴随排放10个污染物,其中5件中国消费、2件出口日本、3件出口美国。按照生产角度,那么中国排放了10个污染物;如果是消费角度,则认为中国的消费行为在本地造成5个污染物,日本和美国的消费行为在中国地区分别造成2个和3个污染物。

“在消费角度下,中国的排放降为5,而美国和日本从原来的0上升为3和2。更需要注意的是,污染物的排放位置也会发生变化,在生产角度下,污染物在当地排放后只会随大气输送到下游,而在消费角度下,消费行为可以在全球的任何地方产生污染排放。”周春江说。

因此,厘清消费相关的排放及其气候效应成为认识气候变化原因、促进气候公平和协助气候应对的重要手段。

硫酸盐气溶胶可分布全球

“气候行动”和“负责任的消费和生产”作为联合国的两个可持续发展目标,与地区消费和贸易活动有着密切联系。2019年起,黄刚和北京大学大气与海洋科学系副教授林金泰展开合作,对消费活动伴随的硫酸盐气溶胶气候影响开展定量评估。

据介绍,硫酸盐气溶胶由二氧化硫在空气中进一步氧化生成,会从两个方面对气候产生影响。一是产生直接辐射效应,硫酸盐可以反射太阳短波辐射从而使大气冷却;二是间接辐射效应,硫酸盐气溶胶可以作为云滴和冰粒凝结成核的场所,影响云量、光学厚度和云层反射率等,通过云的作用进一步影响温度和降水。

“这项课题属于气候变化-经济-环境交叉研究,我们擅长气候变化的模拟、分析,林金泰团队从事经济-环境化学方面研究已经很多年了,双方团队属于一拍即合。”黄刚说。

该研究以2014年各个国家的消费和生产活动状态作为当今国际贸易环境背景,结合最新的污染物公共排放清单、国际贸易模型和地球系统模式,首次评估了发达国家和发展中国家消费活动相关的硫酸盐气溶胶对全球温度和降水的影响。

“消费角度下的污染物排放清单要根据各地区、各部门之间的经济贸易关系通过经济模型算出来,因此获取不是那么容易。2014年是我们做模拟实验时能获取的、最新的各地区各部门之间的经济关系。”周春江解释。

研究结果显示,尽管发达国家消费活动相关的硫排放量仅为发展中国家的60%,但两者对全球近地表平均气温和降水量的影响却十分相似,温度减小约0.2℃,降水减少0.02毫米/天,这与在传统的生产视角下发达国家与发展中国家对气候影响程度的研究结果具有明显差异。

林金泰表示,根本原因在于消费角度下,不同地区的相关硫酸盐气溶胶和生产角度下具有很不一样的空间分布,“生产角度下硫酸盐气溶胶多集中在排放源当地,而消费角度下任何地区相关的硫酸盐气溶胶可以分布全球”。

助力全球协同减排

研究还发现,由于气溶胶的气候效应与其浓度及空间分布之间存在着极强的非线性复杂关系,气溶胶在北半球低纬度地区和高纬度地区的影响不一样,当高低纬度的气溶胶发生同样的浓度变化时,影响也会不一样。

周春江说:“我们发现,发展中国家消费活动引起的硫酸盐在亚洲中低纬地区存在明显的排放和浓度极大值,这也导致了气溶胶有效辐射强迫最大值集中在北半球中低纬度地区。”

相比之下,发达国家消费相关的硫酸盐在北半球的纬向分布较为均匀并且整体处于更高纬度。由于高纬度地区大气环流、海冰等系统对辐射变化更加敏感,因此发达国家的硫排放总量小于发展中国家,但单位硫排放引起的有效辐射强迫和气候效应更强。

黄刚指出,这项研究围绕“全球化大气污染”及其气候环境影响问题,将区域发展和污染问题放到全球气候环境变化的框架下,从消费的角度定量揭示了各区域之间人为活动和排放的关联及其全球气候效应,可以助力全球气候治理和协同减排。他同时强调,解决气候变化问题,需要整个人类社会都养成更加低碳、环保的消费方式。

审稿人认为:“论文具有创新性,值得关注和重视,对基于消费的排放的关注是出于良好的动机,研究方法合理,讨论部分具有科学性,是值得参考的文章。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41561-022-00898-2

 

 
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