加拿大野火產生的煙塵可能加速北極融冰——彭博社

加拿大不列顛哥倫比亞省的一場野火。

攝影師：Anadolu/Getty Images

2023年，加拿大野火燒燬了超過1700萬公頃（4200萬英畝）的北方森林，火勢之猛烈甚至熔化了接近火場的消防車油漆，並在地下悶燒了整個冬季。高温形成了巨大的上升氣流柱，攜帶着灰塵、揮發性有機化合物以及大量可能加劇氣候變化的簡單顆粒物：黑碳。

黑碳俗稱煤煙，是一種由化石燃料或樹木等生物質不完全燃燒形成的污染物。它對人類健康構成威脅，與呼吸系統和心血管疾病有關。同時，它也是一種強效的短期增温劑。黑碳吸收大量太陽熱量，當它附着在冰層或雪層表面時，會降低其將太陽能反射回太空的能力。

兩年前籠罩紐約及更南端多個城市的嗆人野火煙霧，其擴散範圍之廣令人矚目。在高温推動下升入大氣層高處，並被強風攜帶，這些煙霧甚至到達了格陵蘭島及更遠地區。

2023年6月7日，紐約中央艾斯利普，行人掩鼻而行。攝影師：詹姆斯·卡博尼/Getty Images煙霧中有多少黑碳抵達北極是氣候科學家迫切關注的問題，他們擔憂這種氣溶膠可能成為地球變暖最快地區進一步升温的主要推手。

延伸閲讀：快速變暖的北極地區，解凍苔原正成為碳源

加拿大2025年火災季過半，今年大火很可能成為三十年來第二嚴重的災情，僅次於2023年創下的歷史紀錄——尋找答案變得愈發緊迫。

“火災温度越高，煙塵升騰高度就越高，“哥倫比亞大學大氣物理學博士候選人莎拉·史密斯表示，她正在研究2023年野火以確定其及未來火災對格陵蘭冰蓋的影響，“我們仍在探索這些黑碳氣團能被噴射到大氣層的具體高度及其影響。”

格陵蘭的黑碳濃度曾一度呈現下降而非上升趨勢。冰芯樣本顯示，自18世紀以來存在與北美上風向森林火災相關的半規律沉積。20世紀初，隨着加拿大、美國和西歐對取暖用油及煤炭需求激增，黑碳水平開始持續攀升。

但隨後採取的改善空氣質量的措施，如為燃煤電廠加裝洗滌器，以及轉向更清潔的燃料，使得這一問題顯得不那麼緊迫，尤其是與其他人為導致的因素相比。

“我不會説我們失去了興趣，但有證據表明北極地區的黑碳呈下降趨勢，”密歇根大學研究冰凍圈與氣候相互作用的科學家馬克·弗蘭納表示。

弗蘭納説，北部野火可能更頻繁、更嚴重的可能性改變了這一點：“2023年令人大開眼界。”

野火煙霧的深遠影響

加拿大2023年的野火季節是該國有記錄以來最具破壞性的一次。發生了5300多起火災，燒燬了1730萬公頃的土地——大約相當於佛羅里達州的面積。

資料來源：彭博社對NASA全球建模與同化辦公室時間平均主要氣溶膠診斷數據的分析，加拿大跨部門森林火災中心，加拿大政府

黑碳在北極環境中的動態並不簡單，研究人員仍未完全理解。科學家們不知道這種氣溶膠主要是增加還是減少雲層覆蓋。不同類型的雲可以吸收熱量或反射陽光，導致淨變暖或冷卻。當黑碳懸浮在大氣中時，其效力可能取決於其高度：在較低的位置，它似乎更能導致變暖。儘管它干擾了地球反射陽光的能力，但當被一層新雪覆蓋時，其影響可能微乎其微。

2023年2月，冰島最大冰蓋——法特納冰舌冰川表面覆蓋着煤煙沉積物。攝影師：Arterra Picture Library/Alamy真正的挑戰在於，如何在這個為地球其他區域充當氣候屏障的地區，從無數相互重疊的變化中釐清這些過程。

為弄清新型超級野火產生的黑碳如何影響這一複雜系統，史密斯首先研究了氣溶膠光學厚度（AOD）——該指標用於測量大氣中的光線阻擋程度。通過這項數據，她得以測算2023年野火煙柱吸收的太陽輻射量。她表示，測量顯示遠至西歐地區都出現了破紀錄的AOD值，而美國東北部和北大西洋上空的煙羽如此濃密，以至於在六月份平均會削弱三分之二的陽光。

今年夏天，她的團隊計劃通過紫空氣傳感器網絡（包括弗拉納2019年在西部康克魯斯瓦格安裝的監測設備）獲取格陵蘭島地面每小時讀數，以確定2023年6月野火煙霧過境時近地面顆粒物是否激增。若數據確證煙霧未在傳輸過程中被海洋降雨清除，下一步將關聯數據鏈，探究黑碳是否導致冰蓋變化。（另一個未解之謎是：這些物質在傳輸過程中是否會因化學反應顏色變淺，從而降低破壞性。）

照射到白色表面的陽光中，高達85%會被反射。但當黑碳降落在雪或冰面上時，會顯著降低反射率，導致表面吸收太陽輻射。這不僅直接增加了地球的熱量積累，這些表面熱量還會融化周邊區域，形成更大面積的深色水域，進而吸收更多熱量，形成惡性循環。

“冰蓋上可能形成強烈的温室效應，有時會對冰蓋融化產生極其重大的影響，“史密斯解釋道。

惡性變暖循環

北極地區黑碳的主要來源被認為是俄羅斯油氣設施的燃燒排放、船用燃料燃燒以及森林火災。

煉油廠處理廢棄氣體時的燃燒排放，據預測將在2030年前成為北極國家最大的黑碳來源。隨着無冰期延長和新貿易路線開闢，該地區航運量也將增加。雖然2024年北極水域禁用重油的規定會降低單船排放，但船舶總數必然持續增長。

俄羅斯蘇爾古特附近薩雷姆油田的天然氣處理中心正在燃燒廢氣。攝影師：小亞歷山大·澤姆利亞尼琴科/彭博社北極"綠化"現象——即隨着氣温升高樹木向更北區域蔓延——與高温乾燥條件下頻發的野火同步出現。這些火災本身會加劇全球變暖的惡性循環，特別是當它們融化富含碳的永久凍土層或引燃泥炭中的碳儲存時。

閲讀更多：氣候變化如此嚴重，連北極都在燃燒

這種反饋循環最令科學家擔憂，因為它們已經使北極氣温上升成為一種加速而非線性的現象。

“北極的温暖程度及其變化速度，正在將我們數千年來所見的一切邊界之外，"杜克大學地球科學教授德魯·辛德爾説道，他曾主持2011年聯合國關於對流層黑碳影響的評估。該報告得出結論，未來幾十年通過減少黑碳排放源可抵消約0.5攝氏度的北極變暖。

冰川Falljökull上的黑碳。攝影師：Arterra Picture Library/Alamy辛德爾表示，在北極地區，減少俄羅斯石油和天然氣設施的燃燒將顯著降低黑碳排放，限制航運交通也有助於避免未來排放增加。歐洲的污染物更易飄向北極而非亞洲或北美中緯度地區，因此控制當地高黑碳燃料（如柴油、民用燃煤和生物燃料）同樣有效。總體減少化石燃料使用將有助於減緩全球變暖，從而可能阻止野火條件進一步惡化。

隨着對氣溶膠的瞭解不斷深入，關於黑碳的研究需要更新，這使得追蹤野火煙霧變得更加重要。本季加拿大的野火已經燒燬了425萬公頃土地，過去五年中有四年的火災面積高於20年平均水平。

曾有一段時間，北極地區的黑碳排放似乎可能已達到峯值。現在，辛德爾表示，“有充分理由認為它們可能會朝相反方向發展。”