【簡(jiǎn)介：】基本定義
指由大氣污染物對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用而引起的地面冷卻效應(yīng)，有自然原因和人為原因。
前者如火山噴出大量塵埃和海水浪花飛濺將各種鹽分帶入大氣中；后者如工業(yè)、交通運(yùn)

基本定義

指由大氣污染物對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用而引起的地面冷卻效應(yīng)，有自然原因和人為原因。

前者如火山噴出大量塵埃和海水浪花飛濺將各種鹽分帶入大氣中；后者如工業(yè)、交通運(yùn)輸和生活中燃燒化石燃料排放的煙塵。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和植被破壞等，產(chǎn)生許多灰塵由地面進(jìn)入大氣環(huán)境，使懸浮在大氣中的顆粒物大大增加。

這些氣溶膠粒子會(huì)吸收和反射太陽(yáng)輻射，減少紫外線通過，使到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射大大減弱，導(dǎo)致地面溫度降低。大氣中氣溶膠粒子增加，增多了凝結(jié)核，使云量、降水量、霧的頻率增多，對(duì)地表亦起冷卻作用。由于這種作用宛如陽(yáng)傘遮擋太陽(yáng)輻射而使地面溫度降低，故取此名。

形成原因

火山活動(dòng)對(duì)氣候的影響表現(xiàn)為：火山噴發(fā)出來的火山灰，將上升至大氣較穩(wěn)定層面——平流層，滯留其中很長(zhǎng)時(shí)間并隨大氣運(yùn)動(dòng)飄移至很遠(yuǎn)的地方；其所到之處就像“棉被”一樣阻擋部分太陽(yáng)輻射到達(dá)地面，科學(xué)界稱其為“陽(yáng)傘效應(yīng)”。

因?yàn)榛鹕奖l(fā)時(shí)把巨量的火山煙塵排放到了地球高層大氣中，這種最終分布到全球的火山煙塵能把大量的陽(yáng)光熱量反射回太空，從而使地球氣溫降低。

例如1991年菲律賓皮奈圖博火山大爆發(fā)，就曾使20世紀(jì)八九十年代強(qiáng)勁的全球變暖趨勢(shì)得到暫時(shí)的遏制?；鹕綗焿m這種使地球大氣的降溫作用好像是給地球撐了一把陽(yáng)傘，因此得名“陽(yáng)傘效應(yīng)”。

由于人類活動(dòng)造成的荒漠化和沙塵暴，以及工業(yè)生產(chǎn)和戰(zhàn)爭(zhēng)爆炸排放的煙塵粒子同樣具有強(qiáng)烈的陽(yáng)傘效應(yīng)。

根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化委員會(huì)的評(píng)估報(bào)告，包括人類活動(dòng)在內(nèi)造成的地球大氣中的煙塵粒子等所產(chǎn)生的陽(yáng)傘效應(yīng)，其降溫值相當(dāng)于全球大氣溫室效應(yīng)升溫值的20%。換句話說，如果沒有煙塵粒子的陽(yáng)傘效應(yīng)，人類活動(dòng)造成的全球變暖幅度將更大。

正當(dāng)大多數(shù)人為“溫室效應(yīng)”而憂慮的時(shí)候，一些人關(guān)注到一個(gè)與“溫室效應(yīng)”相反的事實(shí)人類的生產(chǎn)生活、戰(zhàn)爭(zhēng)、森林草原火災(zāi)、火山爆發(fā)等人文與自然的活動(dòng)，向大氣排入大量的煙塵，這些彌漫于大氣中的煙塵能散射太陽(yáng)輻射，削弱到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射，

這種作用猶如地球的一把“遮陽(yáng)傘”，被稱為陽(yáng)傘效應(yīng)。陽(yáng)傘效應(yīng)的產(chǎn)生使地面接受太陽(yáng)輻射能減少，且陰、霧天氣增多，影響城市交通等。

據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化委員會(huì)的評(píng)估報(bào)告，包括人類活動(dòng)在內(nèi)造成的地球大氣中的煙塵粒子的陽(yáng)傘效應(yīng)，其降溫值相當(dāng)于全球溫室效應(yīng)升溫值的20%。溫室效應(yīng)使全球變暖，而陽(yáng)傘效應(yīng)卻使全球變冷，只不過變冷程度遠(yuǎn)不如變暖罷了。

氣溶膠氣候

“陽(yáng)傘效應(yīng)”體現(xiàn)了氣溶膠氣候效應(yīng)的一個(gè)方面。整個(gè)大氣是一個(gè)氣溶膠系統(tǒng)，但直至六十年代，氣溶膠的研究工作的焦點(diǎn)是其物理和化學(xué)特征的研究。七十年代，氣溶膠的氣候效應(yīng)完全在理論上被提出來。

到目前為止，氣溶膠氣候效應(yīng)估算取得了一定進(jìn)展。研究表明，由人類活動(dòng)產(chǎn)生的氣溶膠對(duì)引起的硫酸鹽氣溶膠產(chǎn)生的直接輻射強(qiáng)迫為－0.3～－0.9W/m2，間接輻射強(qiáng)迫約為0～－1.6W/m2（IPCC，1994，1995）。

這種強(qiáng)迫相當(dāng)于溫室氣體產(chǎn)生的強(qiáng)迫2.3W/m2（IPCC，1994）的三分之一，在這些情況下兩者大小幾乎相當(dāng)。這意味著氣溶膠可以在一定程度上減弱甚至抵消溫室氣體的溫室效應(yīng)。

氣候的異常和極端變化給人類生活造成了巨大的損害,成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)問題。但是，在世界絕大數(shù)地方的氣候都在變暖的同時(shí)，我國(guó)和鄰近國(guó)家如印度的氣候卻出現(xiàn)了特殊的變化。

如近幾十年來，中國(guó)長(zhǎng)江中下游一帶的平均氣溫不是增高，而是略有下降，我國(guó)的夏季出現(xiàn)了越來越嚴(yán)重的南澇北旱的趨勢(shì)，多少年來世界各地的科學(xué)家一直在尋求我國(guó)氣候異常變化的原因。

來自國(guó)家自然科學(xué)基金委的大氣物理學(xué)家羅云峰博士和其三位美國(guó)同事的工作對(duì)我國(guó)的氣候變化提出了一個(gè)新的解釋。他們的研究推測(cè)，人類活動(dòng)排放的污染物碳黑氣溶膠可能是我國(guó)和周邊國(guó)家氣候異常變化的因素之一，他們的研究結(jié)果發(fā)表在新一期出版的《科學(xué)》雜志上。

在正常的情況下，太陽(yáng)光通過短波輻射穿過大氣層給地球升溫，同時(shí)地球在吸收太陽(yáng)短波輻射的同時(shí)，自身又向外空發(fā)射紅外長(zhǎng)波輻射穿過大氣層，因此，在無其它干擾的情況下，地-氣系統(tǒng)之間就形成了一種能量的平衡。

地球的平均溫度保持了相對(duì)的穩(wěn)定，適宜于人類生存。但是，自工業(yè)革命以來，尤其是20世紀(jì)50年代以后，人類活動(dòng)所排放的大量廢氣改變了大氣層的成分，影響了地-氣系統(tǒng)間的能量平衡，引起了氣候的強(qiáng)制性變化。

當(dāng)二氧化碳、甲烷和臭氧等氣體堆集在大氣層里時(shí)，這些氣體會(huì)部分吸收地球向外空發(fā)射的紅外長(zhǎng)波輻射，讓熱量不能散發(fā)出去。就像一個(gè)塑料大棚蓋在地球的表面，使地球表面溫度升高，形成了所謂的“溫室效應(yīng)”。

因此，二氧化碳、甲烷等氣體也被稱為“溫室氣體”。與此同時(shí)，大氣層中還在另外一種人類活動(dòng)排放的物質(zhì)――氣溶膠，它是懸浮在空氣中的小顆粒，主要由硫酸鹽，硝酸鹽，含碳顆粒，海鹽和礦物塵埃構(gòu)成，科學(xué)家認(rèn)為它的作用與溫室氣體剛好相反。

大氣層中氣溶膠能反射太陽(yáng)光，減少了射向地球的太陽(yáng)短波輻射能量，就像在地球上樹了一把陽(yáng)傘，降低了地球表面的溫度，因此，被稱之為“陽(yáng)傘效應(yīng)”，氣溶膠對(duì)氣候有冷卻作用，可局部抵消溫室效應(yīng)。

氣溶膠對(duì)氣候的影響與二氧化碳等溫室氣體不同。二氧化碳在大氣層中的分布均勻，壽命長(zhǎng)，晝夜作用一樣，而氣溶在大氣中的壽命短，有很強(qiáng)的地域特色，時(shí)空分布很不均勻，且晝夜作用不一樣。

因此，氣溶膠對(duì)氣候變化的影響遠(yuǎn)較溫室氣體復(fù)雜。但是，由于人們?nèi)狈?duì)氣溶膠的觀察數(shù)據(jù)，氣溶膠對(duì)氣候變化的具體影響一直是一個(gè)謎。在大氣物理學(xué)家周秀驥院士，呂達(dá)仁研究員和李維亮研究員等的指導(dǎo)下，羅云峰在前人研究的基礎(chǔ)上，首創(chuàng)了一種利用多年氣象觀測(cè)資料推算氣溶膠數(shù)量的方法，并在國(guó)際上首次完整地分析了我國(guó)近30年來大氣氣溶膠的時(shí)空分布。

在此基礎(chǔ)上，羅云峰應(yīng)邀和美國(guó)國(guó)家航空航天局的三位科學(xué)家合作，利用美國(guó)先進(jìn)的氣候數(shù)值模式，模擬研究了氣溶膠對(duì)氣候的影響。他們的研究結(jié)果顯示，大氣中的氣溶膠對(duì)氣候有重要的影響，而在各種大氣氣溶膠中，有一類被稱之為碳黑的氣溶膠對(duì)氣候的作用非常特殊。

它不是反射太陽(yáng)光，而是吸收太陽(yáng)光，使地面氣溫降低，但加熱了周邊的空氣，影響了大氣層的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致降雨量和氣候的非正常變化，他們的氣候模式模擬研究結(jié)果與我國(guó)區(qū)域氣候變化的實(shí)際情況相吻合。

他們得出的結(jié)論認(rèn)為吸收性氣溶膠能影響區(qū)域氣候變化，由此推測(cè)近幾十年中國(guó)夏季降雨量出現(xiàn)南方雨水增多，北方干旱化加重，可能與地區(qū)性碳黑氣溶膠的增多有關(guān)。

他們的研究還推測(cè)印度碳黑氣溶膠的增長(zhǎng)也與印度北方日益嚴(yán)重的干旱有關(guān)。碳黑類氣溶膠主要是生物質(zhì)燃料，煤等不完全燃燒的產(chǎn)物，在中國(guó)和印度，因?yàn)槭覂?nèi)生物質(zhì)燃料和煤的低溫燃燒，所以碳黑氣溶膠比較多。

這一研究結(jié)果從新的角度提出了中國(guó)氣候變化的可能原因，將人類活動(dòng)與氣候的強(qiáng)制性變化聯(lián)系起來。

中國(guó)北方地區(qū)最近幾年屢遭日益嚴(yán)重的沙塵暴襲擊，人們普遍接受的觀點(diǎn)是過度農(nóng)耕，放牧和毀林是主要的因素。

中國(guó)政府正考慮在未來幾十年里投資數(shù)千億元人民幣增加森林面積和綠化帶，這當(dāng)然是利國(guó)利民的好事。

但是，如果新的研究證實(shí)碳黑氣溶膠的影響，那么采取相關(guān)措施減少這些人類活動(dòng)產(chǎn)生的空氣污染物的排放，也將有助于降低中國(guó)夏季南方洪水，北方干旱和沙塵暴頻發(fā)的現(xiàn)狀。

羅云峰說，這一研究結(jié)果僅僅是在不少假設(shè)條件下數(shù)值模擬研究得到的，如果更進(jìn)一步的研究證實(shí)碳黑氣溶膠對(duì)區(qū)域性氣候變化的影響，那么的確有理由減少這類人類活動(dòng)產(chǎn)生的空氣污染物。

因?yàn)樘己跉馊苣z不僅讓氣候變暖，也是一類對(duì)環(huán)境和人體健康有害的污染物。但由于國(guó)際上認(rèn)為我國(guó)大氣氣溶膠中碳黑氣溶膠到底占多少尚不清楚，他們所使用的氣候數(shù)值模式本身也有許多不完善之處，因此，這一研究結(jié)果還需要有更多，更深入的研究來證實(shí)或認(rèn)識(shí)碳黑氣溶膠對(duì)氣候和健康的復(fù)雜影響。

對(duì)空氣污染導(dǎo)致氣候強(qiáng)制性變化的新解釋也將會(huì)對(duì)我國(guó)和國(guó)際間的環(huán)境政策產(chǎn)生影響。從二十世紀(jì)八十年代開始，全球氣候變暖引起各國(guó)政府的關(guān)注，大家普遍認(rèn)為二氧化碳等溫室氣體是罪魁禍?zhǔn)祝虼水a(chǎn)生了以減排二氧化碳為主的政府間《京都議定書》。

但是，美國(guó)至今拒簽《京都議定書》，美國(guó)政府所積極尋求的就是要通過減少其它污染物來替代減排二氧化碳溫室氣體，因?yàn)檫@樣它們所付出的經(jīng)濟(jì)代價(jià)更低，但由于中國(guó)碳黑類氣溶膠的排放量較大，這將會(huì)使我國(guó)處于比較被動(dòng)的局面。

羅云峰認(rèn)為，事實(shí)上，我國(guó)對(duì)于碳黑氣溶膠含量缺乏觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)非二氧化碳溫室氣體對(duì)環(huán)境和氣候的科學(xué)認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，對(duì)涉及污染物對(duì)區(qū)域和全球影響的研究更弱，這幾個(gè)重要領(lǐng)域的交叉，綜合研究更談不上，研究資源分散，研究基礎(chǔ)條件落后。

為了加強(qiáng)我國(guó)在國(guó)際主流氣候科學(xué)界的影響，爭(zhēng)取在國(guó)際環(huán)境外交領(lǐng)域談判的主動(dòng)權(quán)，應(yīng)該盡快加強(qiáng)我國(guó)對(duì)大氣污染物，大氣環(huán)境與氣候變化和人體健康等領(lǐng)域的研究，為我國(guó)政府制定環(huán)境，氣候政策提供充分的科學(xué)依據(jù)。

核冬天

世界上最嚴(yán)重的陽(yáng)傘效應(yīng)還應(yīng)是大規(guī)模核戰(zhàn)爭(zhēng)造成的“核冬天”。因?yàn)楹吮〞?huì)把更巨量的沙土塵煙送進(jìn)大氣層，使地球大氣變得“烏煙瘴氣”。

大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為6500萬年前地球上恐龍的突然滅絕，就是一個(gè)直徑約10公里的小行星撞擊地球，巨量煙塵造成“核冬天”的結(jié)果。

原理及影響

懸浮在大氣中的氣溶膠顆粒一方面將部分太陽(yáng)入射輻射反射回宇宙空間，削弱了到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能，增加行星反照率，是地面接收的太陽(yáng)能減少；另一方面某些吸濕性的粒子有作為凝結(jié)核，促使周圍水汽在它上面凝結(jié)，導(dǎo)致低云、霧的增多，改變?cè)频墓鈱W(xué)特征和壽命，使云的反照率增加，同樣具有減少入射輻射，使地面和底層大氣的溫度降低的作用。

“陽(yáng)傘效應(yīng)”在北半球表現(xiàn)的最為明顯，其原因在于本地區(qū)較高的工業(yè)化程度和由此產(chǎn)生的空氣污染。正當(dāng)大多數(shù)人為“溫室效應(yīng)”而憂慮的時(shí)候，一些人關(guān)注到一個(gè)

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陽(yáng)傘效應(yīng)

與“溫室效應(yīng)”相反的事實(shí)，人類的生產(chǎn)生活、戰(zhàn)爭(zhēng)、森林草原火災(zāi)、火山爆發(fā)等人文與自然的活動(dòng)，向大氣排入大量的煙塵，這些彌漫于大氣中的煙塵能散射太陽(yáng)輻射，削弱到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射，這種作用猶如地球的一把“遮陽(yáng)傘”，被稱為陽(yáng)傘效應(yīng)。

陽(yáng)傘效應(yīng)的產(chǎn)生使地面接受太陽(yáng)輻射能減少，且陰、霧天氣增多，影響城市交通等。世界上最嚴(yán)重的陽(yáng)傘效應(yīng)是大規(guī)模核戰(zhàn)爭(zhēng)造成的“核冬天”。因?yàn)楹吮〞?huì)把更大量的沙土塵埃送進(jìn)大氣層，使地球大氣變得烏煙瘴氣。

由于地面上得到的太陽(yáng)熱量劇減，使地球氣溫甚至降到零下，因而被稱為“核冬天”（核冬天理論本身尚不成熟，處于研究階段）。因而，在研究全球變化這樣一個(gè)重大問題是必須考慮氣溶膠的影響。

但可惜氣溶膠的氣候效應(yīng)研究水平還很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到溫室氣體對(duì)氣候影響研究的水平。氣溶膠粒子對(duì)全球氣候研究的作用，還是模糊不清的，也缺少全球范圍的大氣氣溶膠監(jiān)測(cè)資料。

加強(qiáng)對(duì)全球范圍大氣氣溶膠的監(jiān)測(cè)，并加強(qiáng)對(duì)其氣候效應(yīng)的研究，是氣溶膠科學(xué)中的一個(gè)急迫的任務(wù)。

相關(guān)信息

二氧化碳增多形成溫室效應(yīng)。由于工廠、交通運(yùn)輸以及家庭等大量燃燒煤、石油等化工燃料，再加上濫伐森林，使大氣中的二氧化碳濃度逐年增加。二氧化碳能夠透過太陽(yáng)短波輻射，使到達(dá)地表增加溫度；同時(shí)

它又能吸收地面長(zhǎng)波輻射后使氣溫升高，再以逆輻射形式射向地面，如同溫室玻璃一樣，起保溫作用。溫室效應(yīng)的產(chǎn)生，使全球氣溫逐漸升高，兩極冰川部分融化，全球海平面升高，危及部分島嶼和大洲沿海低地的安全。

大城市產(chǎn)生熱島效應(yīng)。大城市中密集的人口和眾多的工廠每天產(chǎn)生大量的熱，使氣溫升高；同時(shí)，晚間工廠排出的大量煙尖微粒和二氧化碳，如同被子一樣阻止城市熱量的擴(kuò)散，致使城市比郊區(qū)氣溫高，如同一個(gè)“熱島”矗立在農(nóng)村較涼的“海洋”上。

熱島效應(yīng)的產(chǎn)生，不僅使人們工作效率降低，而且中暑人數(shù)增加，夏季高溫導(dǎo)致火災(zāi)多發(fā)，加劇光化學(xué)煙霧的危害。

海洋石油污染形成的油膜效應(yīng)。人類每年有意或無意將許多石油傾注到海洋里，一方面會(huì)沾附在海岸，破壞沿海環(huán)境；另一方面會(huì)形成油膜漂浮在海面上。

油膜，特別是大面積的油膜，把海水與空氣隔開，如同塑料薄膜一樣，抑制了膜下海水的蒸發(fā)，使“污區(qū)”上空空氣干燥；同時(shí)導(dǎo)致海洋潛熱轉(zhuǎn)移量減少，使海水溫度及“污區(qū)”上空大氣年、日差別變大。油膜效應(yīng)的產(chǎn)生，使海洋失去調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致“污區(qū)”及周圍地區(qū)降水減少，“污區(qū)”及周圍地區(qū)天氣異常。

危害

在白天能吸收和減弱到達(dá)地面的太陽(yáng)直接輻射而降低城市氣溫，稱為"陽(yáng)傘效應(yīng)"；到了晚上，懸浮污染物可以反射地表的長(zhǎng)波輻射，形成溫室效應(yīng)并加強(qiáng)城市的熱島強(qiáng)度，礦物燃料和某些生產(chǎn)過程所排放的二氧化碳、臭氧、甲烷等氣體吸收地面長(zhǎng)波輻射能力和大氣逆輻射效應(yīng)更強(qiáng)，形成明顯的溫室效應(yīng)，使城市氣溫高于郊區(qū)的現(xiàn)象更為突出。[1]