3.6 懸浮微粒

人類的經濟活動不止產生溫室氣體，還製造了大量的懸浮微粒。它們產生冷卻作用，對大氣輻射的淨效應與溫室氣體相反。懸浮微粒是飄浮在空氣中的微小顆粒( 直徑在0.001∼10μm之間 )的總稱，有自然及人造的。自然懸浮微粒有火山灰、塵灰( soil dust；大部份產自北非及亞洲的沙漠地區 )、海鹽懸浮微粒( sea salt aerosol )等。人造懸浮微粒有工業灰塵( industrial dust；大多為燃燒不完全產生的雜質 )，煤煙( soot )，硫酸鹽( sulfate )及硝酸鹽( nitrate )懸浮微粒等。

大顆粒的懸浮微粒受重力牽引很快就掉落地表，留在大氣中的時間很短，對氣候的影響不大。顆粒太小的懸浮微粒，雖然數量最多，但是所佔的質量及表面積太小，對氣候的影響也不大。因此，影響氣候最大的懸浮微粒的直徑大約在 0.1∼1μm之間。

懸浮微粒吸收輻射，也散射太陽輻射。在懸浮微粒存在的高度，氣溫可能升高，其他區域則變冷。比如，近地表的煤煙吸收了短波輻射，使對流層變暖，但是地表吸收的太陽輻射量卻減少，氣溫因此下降。又如，平流層中的火山灰吸收大氣長波輻射，使平流層溫度上升，但是它的強散射效應，增加反照率，減少進入對流層的太陽輻射量，反使地表附近氣溫下降。一般而言，大部份懸浮微粒( 除了煤煙 )加諸於對流層的輻射效應為冷卻作用。

懸浮微粒的另一作用是充當雲凝結核( cloud condensation nuclei )。水汽是看不到的，我們看到的雲是水滴或冰晶形成。 小水滴形成雲要有凝結核，它的大小約0.1∼0.2μm，與我們所考慮的懸浮微粒大小相當。一旦生成，小水滴可以在數分鐘內形成2000μm的雨滴。以體積而言，成長了1012倍。即使是沒有任何雜質，水汽如果達到飽和也會凝結。但是雜質(如 鹽、懸浮微粒等 )的存在，使得水汽未達到飽和就開始凝結( 正如鹽容易受潮結塊 )。譬如，一個半徑 0.4μm的小水滴，如果溶有10-15克的鹽，則水滴表面的飽和水汽量相當於相對濕度99.6%。亦即，此一小水滴可以在水汽未飽和的環境下，吸取週遭的水汽而不斷成長變大。一旦空氣中的水汽凝結成凝聚在一起的小水滴，就形成可見的雲。

許多懸浮微粒就具有雲凝結核的特性，它們可以增加小雲滴( cloud droplet )的數量，而且進一步增加雲的反照率。考慮等量的水汽量，如果雲滴數量多，則每一個雲滴分配到的水汽較少，雲滴的尺寸也因此偏小；相反的，如果雲滴數量少，則雲滴的尺寸較大。一般而言，雲滴較小，雲的反照率較大。另外，小尺寸的雲滴不容易形成降水，因為它們太輕了，可能根本就不會掉下來，也可能在下降途中很快就蒸發掉了。

大氣懸浮微粒含量增加，可能造成下列的影響: 雲內的雲滴數目增加，尺寸偏小不易形成降水，雲的生命期因此變長。地球的平均反照率為0.3，其中雲的貢獻為0.2。如果大氣中的雲量及雲的反照率增加，而且生命期變長，地球的反照率可能變大。換言之，大氣及地表吸收了較少的太陽輻射。由以上的討論，我們知道過多的懸浮微粒充當凝結核對地球大氣的間接影響是輻射冷卻，可能使得對流層及地表氣溫降低。然而，不可諱言的是，科學界對懸浮微粒的間接影響的了解，仍相當有限。

不同於溫室氣體在大氣中的長生命期，對流層內的懸浮微粒的生命期大約只有一週。它們一旦進入對流層，有的受重力影響掉落地面，有的溶解於雨水之中，形成酸雨。溫室氣體的長生命期，使之能隨大氣環流的傳送均勻地散布世界各地。懸浮微粒則因短生命期，能被傳送的距離不長，大多散布在污染源附近的區域。因此，它的分布是區域性的，而非全球性的。此一特性可以清楚地從人造硫酸鹽懸浮微粒含量的分布圖(圖3-11)看出: 含量最高的地區都在北半球，如美國東部、歐洲及中國，南半球含量則遠小於北半球含量。