北大西洋前所未有的海洋热浪在一定程度上是由最近的下降造成的研究发现，高反射性的海洋云减少了，而海洋云以前曾掩盖了人类温室气体排放造成的部分变暖。
国际海事组织对船舶二氧化硫排放提出了新的限制他无意中创建了一个“自然实验”，有助于改进大气气溶胶、云和气候之间相互作用的模型。
二氧化硫排放量的减少也提供了迄今为止最清晰的海洋云增亮（MCB）测试提出有争议的地球工程方法来减缓气候变化。这表明，为了有效避免危险的终止冲击，MCB需要被控制连续和持续的。
减少大气气溶胶污染对人类健康有重大好处，但也将不可避免地导致更危险的气候变暖的暴露。专家表示，这意味着改善空气质量必须与脱碳同时进行。
多年来，北大西洋的变暖速度比世界其他地区慢。2023年，这种情况发生了巨大变化。
在过去的一年半里，北大西洋海面温度飙升，创纪录的高温大致从格陵兰岛向南延伸到加勒比海，使那里的珊瑚白化，同时引发了猛烈的欧洲风暴，并助长了像海伦和米尔顿这样的美国飓风。
这种区域化供暖的根本原因无疑是温室气体排放。然而，在全球温室气体排放量稳步增长的同时，北大西洋的气候却出现了突然而戏剧性的加速变暖。科学界的许多人对那里气温的迅速上升感到惊讶。
经过几个月的分析，研究人员现在发现了几个可能的因素，包括气候变化和始于2023年6月的异常强烈的厄尔尼诺Ni?o事件。另一种更具争议的解释是，过去两年北大西洋出现了前所未有的变暖，这是由航运法规的变化造成的，航运法规的变化减少了一种有害的气溶胶污染物排放到大气中。
这个假设建立在云如何形成的基础科学之上。大气中的水蒸气不能自己形成云滴——它需要一个微小的颗粒，或气溶胶，来凝聚周围，比如一粒灰尘，一粒海盐，或一种污染物。过去，商业航运排放的二氧化硫会产生大量的硫酸盐气溶胶，这些气溶胶可能会在低洼、高反射性的云层中形成长串的云，即海洋上的“航迹”。这些低空的海洋云将太阳辐射反射回太空，帮助冷却地球气候。这种降温效应在航运较多的地区最为明显。
目前的假设是：这些人为操纵的海洋云帮助掩盖了全球温室气体排放造成的约三分之一的变暖。但从几年前开始，这些冷却气溶胶基本上消失了。
船舶排放的气溶胶会在低洼、高反射的云层中形成，也就是所谓的“航迹”。这些低空的海洋云通过将太阳辐射反射回太空来帮助地球气候降温。图片由NASA提供（公共领域）。
随着全球航运业的蓬勃发展，它对大气气溶胶污染的贡献也越来越大——全球约13%的二氧化硫排放来自航运。
这些气溶胶污染物对人类健康构成威胁，促使国家和国际立法遏制它们。首先，在美国和欧洲沿海地区设立了排放控制区。然后，在2020年，国际海事组织（IMO）制定了新的法规，将船舶燃料的最大允许二氧化硫排放量减少了80%。
航运排放的大幅减少对海洋云层的影响很快就被感受到。国际海事组织的新规定于2020年1月生效后不久，科学家们测量到全球船舶轨道数量减少了25%。
基础科学告诉我们，海洋云越少，反射回太空的太阳能就越少，地球变暖就越严重。但是，这一规定究竟对全球变暖造成了多大程度的影响，以及在哪里造成的影响，目前仍存在激烈的争论。
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占全球二氧化硫排放量的13%左右，但最近的监管变化大大减少了这些排放量。结果，科学家们发现了反射性海洋云的减少，这种云以前掩盖了人类温室气体排放造成的气候变暖。图片由John Fielding通过Flickr提供（CC by 2.0）。
美国国家海洋和大气管理局（NOAA）化学实验室的研究科学家格雷厄姆·法因戈尔德说，由于只有几年的数据可供分析，“我们是在大海捞针。”这是因为“与主要由气象条件决定的云亮度的巨大变化相比，[变暖]信号很小。”
几项分析都使用了略有不同的方法——包括计算机建模、卫星图像、气象数据和人工智能——最终得出的全球估计结果是，2020年国际海事组织（IMO）的船舶排放规定导致的全球变暖约为每平方米0.1瓦。这大约相当于由温室气体造成的全球变暖效应的3%。
太平洋西北国家实验室的地球科学家安德鲁·盖特尔曼说，这是“增加的一点点变暖”。
但至关重要的是，这3%的效应并不是均匀分布在地球表面的。世界上大多数主要航运走廊都位于全球北部，因此，那里对船舶二氧化硫排放减少所产生的变暖效应的感受最为强烈。盖特曼说：“这种影响在全球范围内很小，但主要集中在北半球。”
他最近领导了一项研究，通过将模拟排放变化的计算机模型的结果与2022年和2023年的气候和云分布数据进行比较，估计了二氧化硫减排的全球和区域影响。他们发现，那些年前所未有的海洋热浪发生在有主要航线的地区——在这些地区，由于使用更清洁的船舶燃料而减少的排放量将产生最大的影响。
尽管南半球的云量变化很小，但研究小组确实发现，沿着西非海岸附近的一条主要航运路线，南半球的云量发生了变化。盖特尔曼解释说：“没有理由会发生这种情况，除非航运排放是云层变化的原因。”
然而，航运排放仍然只是一个复杂故事的一部分：科学家告诉Mongabay，近年来北半球10-20%的变暖是由气溶胶减少造成的。其余的是由于温室气体排放、El Ni?o和自然变化的综合作用。
在过去两年中，由于大气中的温室气体、船舶二氧化硫排放量的减少、El Ni?o和气候的自然变化，北大西洋的海面温度急剧上升。图片由哥白尼气候变化服务中心/ECMWF提供。
世界上主要的航运走廊都已关闭
主要集中在全球北部，因此航运二氧化硫减排的变暖效应在那里最大。最近的一项分析估计，与南半球相比，由于2020年国际海事组织规则的变化，北半球的变暖效应是南半球的30倍。图像由B.S. Halpern (T. Hengl；D. Groll)通过维基共享资源（CC BY-SA 3.0）。
虽然减少二氧化硫排放对海洋云层的影响几乎是立即可见的，但对全球气候的影响却滞后。盖特尔曼估计，到2023年底，地球已经经历了大约一半的未被掩盖的变暖，这是我们可以预期的2020年监管变化的结果。他解释说，这种滞后效应的发生是因为“海洋需要一段时间才能对突然增加的阳光做出反应，因为它有很多热惯性。”
佛罗里达州立大学的气溶胶和气候科学家迈克尔·戴蒙德说，这种“揭露”可能会在大约10年内趋于平稳。在那之后，“它就在那个水平上是永久性的。这与二氧化碳排放非常不同，后者每年都在上升。”
专家们预计，到2030年，由于船舶二氧化硫排放量的减少，全球平均气温将上升0.05至0.1摄氏度（0.09-0.18华氏度），而北半球将感受到更多的变暖。
最近船舶二氧化硫排放量的突然减少为一种有争议的地球工程方法提供了迄今为止最清晰的测试，这种方法被称为海洋云增亮（MCB），它试图通过向低层大气中喷洒海盐等气溶胶来播种这种低层海洋云，自全球化开始以来，人类一直在无意中播种二氧化硫排放。
戴蒙德说：“要使海洋云变亮成为一种可行的冷却技术，首先要做的是你必须得到你所期望的云属性变化。”2020年之后探测到的海洋云的突然变化，“确实是我们对该系统有一定影响力的明确证据。”
然而，海事组织规章制度变化造成的全球规模变暖已被证明难以察觉，这表明需要在更大范围内实施MCB的任何尝试，才能对急需的全球变暖缓解作出显著贡献。
但目前尚不清楚，船舶排放无意中产生的冷却效应是否可以扩大，使MCB成为一种可行的策略。盖特尔曼解释说，“只有某些地区的云容易受到”增亮云层的影响。
与二氧化碳不同，气溶胶在大气中的寿命非常短——它们只在大气中停留几天，然后就被雨水带回地球。这意味着气溶胶排放的减少比碳排放的减少对气候的影响要快得多。这也意味着，为了使MCB项目发挥作用，气溶胶需要几乎连续不断地释放，并在长期内持续释放，以避免危险的终止冲击——突然的温度飙升带来破坏性的气候影响。
即使MCB可以有效实施，批评者也强调了许多潜在的问题。其中最重要的是缺乏一个明确的监管框架或国际治理体系来管理一项会产生全球影响的技术。
海洋云的高度区域性影响也强调了另一个主要的地球工程问题：由于海洋在地球上的分布并不均匀，部署MCB的冷却效果也会不均匀地分布。最近的一项研究估计，由于2020年国际海事组织（IMO）的船舶排放法规，北半球每平方米的变暖幅度为0.32瓦，而南半球每平方米的变暖幅度仅为0.1瓦。
专家警告说，造成或加剧南北半球之间的温度差异可能会对区域降雨模式产生严重影响。例如，在大西洋东南部播种云可能会导致亚马逊雨林更热、更干燥，这反过来可能会使已经更热、更干燥的亚马逊雨林超过一个临界点，导致雨林死亡和大量二氧化碳释放。
Feingold警告说：“把播种工作集中在特定地区……可能会改变区域环流模式，带来意想不到的后果。”他补充说：“‘赢家’和‘输家’的可能性令人非常担忧。”早在2024年，非洲国家就提出了一项太阳能地球工程不使用协议，正是因为全球北方与全球南方存在这种不平等的风险。
北大西洋出现了前所未有的海洋热浪
导致了近年来加勒比海严重的珊瑚白化事件。图片来自NOAA的Natio
国家海洋服务通过Flickr （CC BY 2.0）。
也许从最近的航运减排中得到的最清晰的教训是，如果我们开始以足够大的规模使海洋云层变亮，从而真正削弱气候变暖，那么我们可能会被锁定在这个战略上数年或数十年。
在这个假想的未来MCB项目中，任何突然的意外终止——比如战争、内乱、自然灾害、政治更迭或经济衰退——都可能引发终止冲击，其造成的危害比地球工程所避免的气候变暖更大。
戴蒙德说：“终止冲击的破坏性将完全取决于你进行的冷却程度。”如果人类通过故意使海洋云层变亮来抵消碳排放造成的大量变暖，然后突然停止，那么影响将会更加直接和明显。
然而，戴蒙德解释说，如果你“有计划地”逐渐减少MCB，你不一定会有“终止冲击”，而更多的是“滑回你之前的状态”，而不是减少MCB。
气溶胶减排已经被纳入气候模型，包括政府间气候变化专门委员会（IPCC）用于预测未来气候变化的共享社会经济路径（SSP）情景。然而，大多数气候模型所预测的气溶胶排放的减少比国际海事组织条例所预测的要缓慢得多。
自2020年以来船舶排放量的大幅减少是30多年前开始的大规模逐步减少气溶胶排放趋势的一部分。使最近的事件不同的是变化的速度，这似乎加速了北半球的全球变暖。
Feingold说，2020年国际海事组织（IMO）的规定减少了二氧化硫污染，“为我们提供了一个非常有趣的‘自然实验’，以探索温室气体变暖的真相。”
气溶胶、云层和气候如何在小尺度上相互作用的基础科学已经被很好地理解了，但是这些相互作用如何在更长的时间内和更大范围的大气中发挥作用的复杂动力学仍然是一个活跃的研究领域。
“将我们在这些较小尺度上所学到的知识转化为与[全球]气候预测相关的尺度仍然具有更大的挑战性，”Feingold说，“一个巨大的挑战是……基于全范围大气尺度的模型和观测来发展气候预测。”
盖特尔曼说，目前全球范围内的二氧化硫排放掩盖了20%到40%的人为变暖。这是0.3-0.6°C（0.5-0.1.1°F）的被掩盖的变暖。因此，我们减少的二氧化硫排放量越多，我们失去的气溶胶冷却作用就越多，地球变暖的速度就越快。但是这个20-40%的大范围所带来的不确定性非常重要。如果实际的掩蔽效应在这个估计的高端，“这意味着如果硫酸盐大量减少，终止冲击[将]更大”。
自然实验，比如国际海事组织减少船舶二氧化硫排放的实验，可以帮助科学家改进他们的气溶胶与云相互作用的模型，并精确估计随着气溶胶排放量的下降，我们可以预期的变暖程度。
盖特尔曼说，通过观察“这些意想不到的实验……我们可以尝试在大尺度上验证我们的模型。”
不经意间的自然实验，如2020年国际海事组织（IMO）船舶二氧化硫法规，可以帮助科学家改进他们的气溶胶-云相互作用模型，并改进他们对随着气溶胶排放下降，或者如果海洋云增亮地球工程被部署，然后在未来突然终止，我们可以预期的变暖程度的估计。图片由Chad Sparkes通过Flickr （CC by 2.0）提供。
一些人认为，大幅削减气溶胶排放是放弃减少有害健康的空气污染的一个很好的理由——这将揭示温室气体排放造成的部分变暖，引发更强烈和更多的极端天气事件。
但戴蒙德说，这是一种错误的看待形势的方式：人类不应将空气污染和气候变化减排视为两个对立的优先事项，而应将它们理解为相互依存的共同利益。
简而言之，为了避免大气不稳定加剧的危险，我们必须果断采取行动，同时降低二氧化碳排放、甲烷排放和气溶胶排放。
戴蒙德说：“如果我们想在减少空气污染的同时避免更多的这种‘终止冲击’，那就意味着要把它与脱碳结合起来。”
横幅图片:日落和马士基公司ntainer船。最近海洋二氧化硫排放量的减少导致北大西洋航道上的温度升高，结束了一项意想不到的海洋云层增亮地球工程实验。图像中-=XEON=-通过维基共享资源（CC BY 3.0）。
海洋上空云层变亮可能会延缓气候变化，但也有风险
