加拿大野火产生的烟尘可能加速北极融冰——彭博社

加拿大不列颠哥伦比亚省的一场野火。

摄影师：Anadolu/Getty Images

2023年，加拿大野火烧毁了超过1700万公顷（4200万英亩）的北方森林，火势之猛烈甚至熔化了接近火场的消防车油漆，并在地下闷烧了整个冬季。高温形成了巨大的上升气流柱，携带着灰尘、挥发性有机化合物以及大量可能加剧气候变化的简单颗粒物：黑碳。

黑碳俗称煤烟，是一种由化石燃料或树木等生物质不完全燃烧形成的污染物。它对人类健康构成威胁，与呼吸系统和心血管疾病有关。同时，它也是一种强效的短期增温剂。黑碳吸收大量太阳热量，当它附着在冰层或雪层表面时，会降低其将太阳能反射回太空的能力。

两年前笼罩纽约及更南端多个城市的呛人野火烟雾，其扩散范围之广令人瞩目。在高温推动下升入大气层高处，并被强风携带，这些烟雾甚至到达了格陵兰岛及更远地区。

2023年6月7日，纽约中央艾斯利普，行人掩鼻而行。摄影师：詹姆斯·卡博尼/Getty Images烟雾中有多少黑碳抵达北极是气候科学家迫切关注的问题，他们担忧这种气溶胶可能成为地球变暖最快地区进一步升温的主要推手。

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加拿大2025年火灾季过半，今年大火很可能成为三十年来第二严重的灾情，仅次于2023年创下的历史纪录——寻找答案变得愈发紧迫。

“火灾温度越高，烟尘升腾高度就越高，“哥伦比亚大学大气物理学博士候选人莎拉·史密斯表示，她正在研究2023年野火以确定其及未来火灾对格陵兰冰盖的影响，“我们仍在探索这些黑碳气团能被喷射到大气层的具体高度及其影响。”

格陵兰的黑碳浓度曾一度呈现下降而非上升趋势。冰芯样本显示，自18世纪以来存在与北美上风向森林火灾相关的半规律沉积。20世纪初，随着加拿大、美国和西欧对取暖用油及煤炭需求激增，黑碳水平开始持续攀升。

但随后采取的改善空气质量的措施，如为燃煤电厂加装洗涤器，以及转向更清洁的燃料，使得这一问题显得不那么紧迫，尤其是与其他人为导致的因素相比。

“我不会说我们失去了兴趣，但有证据表明北极地区的黑碳呈下降趋势，”密歇根大学研究冰冻圈与气候相互作用的科学家马克·弗兰纳表示。

弗兰纳说，北部野火可能更频繁、更严重的可能性改变了这一点：“2023年令人大开眼界。”

野火烟雾的深远影响

加拿大2023年的野火季节是该国有记录以来最具破坏性的一次。发生了5300多起火灾，烧毁了1730万公顷的土地——大约相当于佛罗里达州的面积。

资料来源：彭博社对NASA全球建模与同化办公室时间平均主要气溶胶诊断数据的分析，加拿大跨部门森林火灾中心，加拿大政府

黑碳在北极环境中的动态并不简单，研究人员仍未完全理解。科学家们不知道这种气溶胶主要是增加还是减少云层覆盖。不同类型的云可以吸收热量或反射阳光，导致净变暖或冷却。当黑碳悬浮在大气中时，其效力可能取决于其高度：在较低的位置，它似乎更能导致变暖。尽管它干扰了地球反射阳光的能力，但当被一层新雪覆盖时，其影响可能微乎其微。

2023年2月，冰岛最大冰盖——法特纳冰舌冰川表面覆盖着煤烟沉积物。摄影师：Arterra Picture Library/Alamy真正的挑战在于，如何在这个为地球其他区域充当气候屏障的地区，从无数相互重叠的变化中厘清这些过程。

为弄清新型超级野火产生的黑碳如何影响这一复杂系统，史密斯首先研究了气溶胶光学厚度（AOD）——该指标用于测量大气中的光线阻挡程度。通过这项数据，她得以测算2023年野火烟柱吸收的太阳辐射量。她表示，测量显示远至西欧地区都出现了破纪录的AOD值，而美国东北部和北大西洋上空的烟羽如此浓密，以至于在六月份平均会削弱三分之二的阳光。

今年夏天，她的团队计划通过紫空气传感器网络（包括弗拉纳2019年在西部康克鲁斯瓦格安装的监测设备）获取格陵兰岛地面每小时读数，以确定2023年6月野火烟雾过境时近地面颗粒物是否激增。若数据确证烟雾未在传输过程中被海洋降雨清除，下一步将关联数据链，探究黑碳是否导致冰盖变化。（另一个未解之谜是：这些物质在传输过程中是否会因化学反应颜色变浅，从而降低破坏性。）

照射到白色表面的阳光中，高达85%会被反射。但当黑碳降落在雪或冰面上时，会显著降低反射率，导致表面吸收太阳辐射。这不仅直接增加了地球的热量积累，这些表面热量还会融化周边区域，形成更大面积的深色水域，进而吸收更多热量，形成恶性循环。

“冰盖上可能形成强烈的温室效应，有时会对冰盖融化产生极其重大的影响，“史密斯解释道。

恶性变暖循环

北极地区黑碳的主要来源被认为是俄罗斯油气设施的燃烧排放、船用燃料燃烧以及森林火灾。

炼油厂处理废弃气体时的燃烧排放，据预测将在2030年前成为北极国家最大的黑碳来源。随着无冰期延长和新贸易路线开辟，该地区航运量也将增加。虽然2024年北极水域禁用重油的规定会降低单船排放，但船舶总数必然持续增长。

俄罗斯苏尔古特附近萨雷姆油田的天然气处理中心正在燃烧废气。摄影师：小亚历山大·泽姆利亚尼琴科/彭博社北极"绿化"现象——即随着气温升高树木向更北区域蔓延——与高温干燥条件下频发的野火同步出现。这些火灾本身会加剧全球变暖的恶性循环，特别是当它们融化富含碳的永久冻土层或引燃泥炭中的碳储存时。

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这种反馈循环最令科学家担忧，因为它们已经使北极气温上升成为一种加速而非线性的现象。

“北极的温暖程度及其变化速度，正在将我们数千年来所见的一切边界之外，"杜克大学地球科学教授德鲁·辛德尔说道，他曾主持2011年联合国关于对流层黑碳影响的评估。该报告得出结论，未来几十年通过减少黑碳排放源可抵消约0.5摄氏度的北极变暖。

冰川Falljökull上的黑碳。摄影师：Arterra Picture Library/Alamy辛德尔表示，在北极地区，减少俄罗斯石油和天然气设施的燃烧将显著降低黑碳排放，限制航运交通也有助于避免未来排放增加。欧洲的污染物更易飘向北极而非亚洲或北美中纬度地区，因此控制当地高黑碳燃料（如柴油、民用燃煤和生物燃料）同样有效。总体减少化石燃料使用将有助于减缓全球变暖，从而可能阻止野火条件进一步恶化。

随着对气溶胶的了解不断深入，关于黑碳的研究需要更新，这使得追踪野火烟雾变得更加重要。本季加拿大的野火已经烧毁了425万公顷土地，过去五年中有四年的火灾面积高于20年平均水平。

曾有一段时间，北极地区的黑碳排放似乎可能已达到峰值。现在，辛德尔表示，“有充分理由认为它们可能会朝相反方向发展。”