黑碳
黑碳（Black carbon）是一種懸浮粒子，源自於含碳物質（主要是石油、煤、木炭、樹木、柴草、塑料垃圾、動物糞便等）不完全燃燒和氧化形成的產物。在掃描電鏡下觀察，黑碳呈現出亞微米級的顆粒物聚合體（團狀或者鏈狀）[1]。黑碳表現為斥水性，由於結合了吸濕性有機碳成分而很快轉為親水性粒子[2]。
排放
[編輯]根據2004年發佈的一份排放清單資料，按地理區域劃分，中國的黑碳排放貢獻量最大，約佔全球總排放的1/5；而按燃料種類，生物質燃燒的排放量最大，佔全部燃燒的60%[3]。
氣溶膠黑碳
[編輯]黑碳是一種強吸收性氣溶膠，可強烈吸收太陽短波輻射，加熱大氣，它在大氣中留存時間為數日至幾周[4]，因而可對區域大氣產生增溫效應。國際上已有很多研究對黑碳的大氣輻射強迫給出了不同的結果，同時不確定性也很大，範圍大至在0.4 W/m2到1.2 W/m2之間。
沉降到冰雪表面
[編輯]黑碳如果沉降到冰雪表面，可降低表面反照率，從而對冰雪消融有正反饋作用。從黑碳的影響角度，目前北極海冰和高亞洲冰川的國際主要關注的熱點區域。
對北極海冰的影響
[編輯]有人認為北極大氣中和沉降下來的黑碳加速了海冰的消融。實際根據觀測數據，北極大氣中的黑碳濃度二十年來（自1989年）處於下降態勢（據加拿大環境部）；而2005年後雪冰中的黑碳濃度與1980年代相比也沒有明顯變化[5]。因此，沒有證據表明黑碳加速了北極海冰的消融。
對高亞洲冰川的影響
[編輯]高亞洲冰川海拔大多在3000米以上、對流層中部或者上部，高於邊界層；而且周邊直接人類活動少，空氣清潔；大氣黑碳的區域增溫效應大多在3000米以下，因此不太考慮大氣黑碳的區域增溫對高亞洲冰川的影響，只考慮沉降冰川表面的黑碳的效應。現有研究顯示，高亞洲冰川黑碳濃度與全球其他高山和北極地區相當，比平原地區低一個數量級，當前濃度水平的黑碳對冰川表面輻射能量平衡的影響可能在5%以內。[6]喜馬拉雅山冰川的狀況格外引人矚目，自1950s以來的退縮被認為與溫室氣體和南亞棕色雲中的黑碳的共同增溫作用有關[7]。在喜馬拉雅山鑽取的多支冰芯記錄的黑碳顯示，喜馬拉雅山中段冰川黑碳記錄過去40年間沒有明顯趨勢，而東段增長趨勢明顯。[6][8][9][10]根據目前觀測數據，黑碳對珠穆朗瑪峰北坡東絨布冰川輻射平衡的影響不到2%。[6]另外，衛星數據顯示，喜馬拉雅山中段冰川的上部自2000年以來有變暗（反照率降低）現象，意味着消融加速；很少量的觀測顯示，似乎黑碳在春季消融季節對這一現象貢獻顯著[11]。
國際社會的關注
[編輯]由於黑碳的增溫效率高於二氧化碳等溫室氣體，而且排放量很大，加上大氣存留時間較溫室氣體短，減排可能會收到立竿見影的效果。發達國家正在呼籲發展中國家改良能源結構，加大綠色和可再生能源在國民能源消費中的比例。
在中國大陸，黑碳氣溶膠觀測數據為涉密氣象資料。[12]
參考文獻
[編輯]- ^ Pósfai, Mihály; Anderson, James R.; Buseck, Peter R.; Sievering, Herman. Soot and sulfate aerosol particles in the remote marine troposphere. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 1999-09-20, 104 (D17). doi:10.1029/1999JD900208 （英語）.
- ^ Andrews, Elisabeth; Larson, Susan M. Effect of surfactant layers on the size changes of aerosol particles as a function of relative humidity. Environmental Science & Technology. 1993-05-01, 27 (5) [2022-11-09]. ISSN 0013-936X. doi:10.1021/es00042a007. （原始內容存檔於2022-11-09） （英語）.
- ^ Bond, Tami C. A technology-based global inventory of black and organic carbon emissions from combustion. Journal of Geophysical Research. 2004, 109 (D14). ISSN 0148-0227. doi:10.1029/2003JD003697 （英語）.
- ^ Ramanathan, V.; Carmichael, G. Global and regional climate changes due to black carbon. Nature Geoscience. 2008-04, 1 (4) [2022-11-09]. ISSN 1752-0908. doi:10.1038/ngeo156. （原始內容存檔於2022-11-10） （英語）.
- ^ Doherty S, Warren S, Grenfell T, et al., 2010. Light-absorbing impurities in Arctic snow. Atmos. Chem. Phys., 10(23), 11647-11680.
- ^ 6.0 6.1 6.2 Ming, Jing; Xiao, Cunde; Du, Zhencai; Yang, Xingguo. An overview of black carbon deposition in High Asia glaciers and its impacts on radiation balance. Advances in Water Resources. Snow–Atmosphere Interactions and Hydrological Consequences. 2013-05-01, 55 [2022-11-09]. ISSN 0309-1708. doi:10.1016/j.advwatres.2012.05.015. （原始內容存檔於2015-03-29） （英語）.
- ^ Ramanathan, Veerabhadran; Ramana, Muvva V.; Roberts, Gregory; Kim, Dohyeong; Corrigan, Craig; Chung, Chul; Winker, David. Warming trends in Asia amplified by brown cloud solar absorption. Nature. 2007-08, 448 (7153) [2022-11-09]. Bibcode:2007Natur.448..575R. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/nature06019. （原始內容存檔於2022-11-10） （英語）.
- ^ Ming, J.; Cachier, H.; Xiao, C.; Qin, D.; Kang, S.; Hou, S.; Xu, J. Black carbon record based on a shallow Himalayan ice core and its climatic implications. Atmospheric Chemistry and Physics. 2008-03-06, 8 (5) [2022-11-09]. ISSN 1680-7316. doi:10.5194/acp-8-1343-2008. （原始內容存檔於2022-12-10） （英語）.
- ^ Xu, Bai-Qing; Wang, Mo; Joswiak, Daniel R.; Cao, Jun-Ji; Yao, Tan-Dong; Wu, Guang-Jian; Yang, Wei; Zhao, Hua-Biao. Deposition of anthropogenic aerosols in a southeastern Tibetan glacier. Journal of Geophysical Research. 2009-09-15, 114 (D17). ISSN 0148-0227. doi:10.1029/2008JD011510 （英語）.
- ^ Xu B, Cao J, Hansen J, et al., 2009. Black soot and the survival of Tibetan glaciers. Proceedings of the National Academy of Sciences 106(52): 22114-22118.
- ^ Ming, Jing; Du, Zhencai; Xiao, Cunde; Xu, Xiaobin; Zhang, Dongqi. Darkening of the mid-Himalaya glaciers since 2000 and the potential causes. Environmental Research Letters. 2012-03-01, 7 (1) [2022-11-09]. ISSN 1748-9326. doi:10.1088/1748-9326/7/1/014021. （原始內容存檔於2022-11-09）.
- ^ 涉外提供和使用氣象資料審查管理規定