它从大厦的烟囱和简陋的炉灶中升起。它来自森林大火、公路上行驶的柴油卡车的尾管、砖窑、远洋客轮和燃气火炬。每一天，从每个被占领的大陆，一层烟幕升起到天空。
长期以来，煤烟进入大气后会产生什么影响一直是一个难以回答的问题。这并不是说科学家们对大气烟灰的物理和化学知识一无所知。恰恰相反:它做了太多事情，以至于很难知道它们加起来意味着什么。
为了清楚地了解烟尘——科学家们称之为黑碳——一个由31名大气科学家组成的国际团队在过去4年里竭尽所能地分析所有数据。本周，他们发表了文章一个232页的报告地球物理研究杂志。斯克里普斯海洋学研究所的Veerabhadran Ramanathan说:“这是对我们目前所处位置的一个重要评估。”他是一位没有参与这项研究的大气化学专家。
对黑碳吸热能力的最新估计是IPCC的两倍。
一个令人意想不到的重大结果是，黑碳在全球变暖中扮演的角色比许多科学家以前认为的要大得多。根据新的分析，它在大气中吸收的热量仅次于二氧化碳。对黑碳吸热能力的最新估计是2007年政府间气候变化专门委员会的两倍。
这一结果表明，减少黑碳排放对减缓气候变化有很大帮助。但这项新研究的作者警告说，我们需要谨慎选择减少的炭黑种类。“这是一个巨大的潜力，但你必须非常有针对性，”合著者说莎拉·多尔蒂华盛顿大学的教授。
烟灰由微小的黑暗颗粒组成。当它从火灾升起时，它与灰尘，硫酸盐和从地面上升的材料混合。随着它通过大气层升，它可以漂移到云层中，与水滴混合。雨和雪然后清洗黑碳颗粒，将它们带回地球。
在这个过程中，黑碳产生了各种各样的影响，有些使大气变暖，有些使大气变冷。当阳光照射到黑碳上时，它的深色会使它变热，就像晴天里黑色的柏油屋顶变热一样。当黑碳落在冰和雪上时，就会弄脏它们明亮的白色反射表面。结果是，反射回太空的阳光减少，导致气候变暖。
在云层中，黑碳有许多令人眼花缭乱的影响。“我们研究得越多，人们发现的机制就越多，”Doherty说。
例如，如果黑碳加热了云层形成的那层大气，它们就会蒸发。它们不能再将阳光反射回太空，因此这些带有煤烟的云层最终会使大气变暖。但悬挂在低洼层积云上方的黑碳有不同的效果。它稳定了云层顶部的空气层，促进了云层的生长。厚厚的层积云就像盾牌一样，挡住了射入的阳光。因此，炭黑最终也会使地球变冷。
黑碳对云层有很多令人眼花缭乱的影响。
最终，所有这些效果都依赖于空中的烟灰，这反过来依赖于世界各地的许多不同种类的烟雾来源。估计助焊剂是一项重大挑战，因此，这并不令人惊讶的是，不同的科学家的不同团队最终有明显不同的估计对气候的净效应。
2009年，Doherty和她的同事们旨在仔细估计所有黑碳来源，使用来自世界各地的监测站的数据。然后，他们根据科学家从实验和观察中学到云中的化学反应来衡量大气的计算机模型来测量黑碳的影响。随着烟灰对云的影响，科学家们还估计了随着烟灰直接吸收阳光的热量的总量，而且它变暗了冰雪。
在科学家们考虑了所有这些影响之后，他们计算出了由于黑碳的存在，有多少额外的能量被储存在大气中。气候科学家通常用每平方米地球表面的瓦特来表示能量。他们得到的数字——1.1瓦——是巨大的。二氧化碳是大气中最大的吸热器，估计每平方米产生1.56瓦特的能量。炭黑排在第二位。“我们花了一段时间来说服自己这是正确的，”Doherty说。
“我们花了一段时间来说服自己这是正确的，”该研究的合著者说。
如果黑碳负责捕获如此多的热量，则减少烟灰可能是减缓行星变暖的有效途径。它更具吸引力，因为黑碳迅速从大气中迅速洗脱，因此减少烟灰排放会导致大气中黑碳浓度的快速下降。二氧化碳，相比之下，在大气中的几个世纪以来。
詹姆斯汉森的戈达德太空研究所已经争论了十多年的战略。但新的研究揭示了一个悖论，减少了煤烟以战斗全球变暖。如果明天我们可以关闭每一个砖窑，每一个燃烧的农田和其他烟灰的来源，我们都会对全球变暖没有影响。
这怎么可能呢?因为东西燃烧时，产生的不仅仅是炭黑。森林火灾产生黑碳和有机碳分子。森林大火中的炭黑有助于地球变暖，但有机碳会造成烟雾，阻挡阳光，冷却大气。这两种排放相互抵消。Doherty说:“在现实世界中，你不能仅仅消除黑碳排放。”“你还得处理掉其他东西。”
但是，Doherty和她的同事发现一些烟灰的来源 - 包括煤和柴油燃料 - 产生很多升温，弥补冷却很少。他们建议这些来源应该是打击全球变暖的最重要优先事项。
该研究表明，一些烟雾来源应该是战斗全球变暖的首要任务。
柴油燃料看起来是一个特别成熟的目标。“那个消息很响亮，”ramanathan说。使柴油成为更有吸引力的攻击候选人是减少其大部分黑色碳排放可能只是一个升级旧的烟尘发动机与新技术的问题。特别是发展中国家可以制定关于燃烧柴油的法规，以升级他们快速增长的汽车舰队。
科学家们发现，无论是在工业上还是在家里燃烧，煤都是煤烟造成的另一种温室效应。数十亿人用来做饭的小炉子也是如此。它们以木头或煤为燃料，喷出滚滚的煤烟。近年来，工程师们设计出了高效、廉价的炉具这样释放的黑碳就少得多。把那些炉子放入人们的家中会避开大气中的大量变暖。
多尔蒂并不认为她的新研究是故事的结束。虽然她和她的同事们得出结论，烟灰很可能产生1.1瓦特每平方米，他们仍然在他们的结果上设置了一个误差幅度。他们计算出有90%的可能性实际数据在0.17到2.1瓦特之间。为了缩小这个范围，他们仍然需要更好地了解烟尘改变云层的许多方式，也需要更好地确定每种来源产生的烟尘量。“我们需要更深入地挖掘，”她说。
然而，Doherty和她的同事们看到了很多很好的理由，在采取措施减少烟尘之前，不要等待对烟尘有更精确的了解。除了对全球气候的影响，许多研究还表明，它对地球上的一些地区也有强大的影响。例如，很多烟尘落在喜马拉雅山的冰川上，加速它们的融化。数以百万计的人依靠这些冰来供水。烟尘对印度周围的大气环流也有特别大的影响，最终会减少季风带来的降雨量。
即使在烟灰进入空气之前，它也有一个特别有害的效果：它让人生病了。最近几天，来自中国的新闻报道已经为北京的令人惊叹的令人震惊的污迹蹒跚而且。来自汽车和燃煤植物的空气污染，对该国的健康造成了可怕的损失。当他们用烟熏炉和黑碳和其他污染物呼吸时，贫困人口难以遭受自己的房屋的空气污染。
在Doherty和她的同事发表新的研究之前，这些削减黑碳的这些益处已经很明显;现在很明显，切割烟灰可以不利用个人健康，而是行星健康。