北京大学钟奇瑞课题组Nature Climate Change：揭示气候变化驱动下野火气溶胶对北极气候的正反馈效应

在全球气候变化的背景下，北极和亚寒带地区（也称北方地区）的变暖速度远超全球平均水平。这种快速气候变暖与北方地区近年来频发的野火密切相关，如西伯利亚、加拿大等地在2019至2023年间多次受到极端野火的侵袭，引发了科学界和公众的广泛关注。野火活动会释放大量气溶胶进入大气，其通过与辐射、云的相互作用可改变局地气候，对北极地区的影响尤为突出。

本研究聚焦2000年至2020年野火活动快速上升的时期，首先探究了野火排放变化的驱动力。研究发现，北方野火排放随夏季气温上升呈现指数响应关系（图1），即温度微小上升也会引发野火排放的大幅增加。以2019年为例，该年夏季气温相较于多年平均水平上升了1.3℃，而对应的野火排放量则增加了3倍之多。

图1. 北方地区野火排放趋势及其与夏季气温的关系

为了进一步量化野火排放上升对北极气候的影响，本研究利用多元观测数据作为约束，修正了全球气溶胶-气候模式对野火气溶胶的模拟效果，显著降低了现有模式在北极地区普遍表现出的模拟误差。基于该约束校正的模式，研究发现北极上空的野火气溶胶主要来源于北方地区，且这些气溶胶大多悬浮于具有高反照率的云层或海冰之上，烟羽中的吸光性组分（如黑炭）通过云顶、海冰反照增强了其对辐射的吸收，从而使北极上空的野火气溶胶表现出较强的正辐射效应（增温效应）。这一增温效应随着过去20年间野火排放的上升正在逐步增强，对北极变暖的贡献日益突出。

以上结果为应对北极气候变化提供了全新视角。随着未来气候变化加剧，北方地区温度的快速上升将导致更为频繁的野火活动，由此释放的气溶胶将进一步加速北极变暖，形成正反馈效应。根据本研究的预测，在全球相较于2015-2020年增温1℃的情景下，北方地区的野火气溶胶排放量将增加6倍，其产生的辐射强迫将使北极夏季增温相较于现有SSP情景加速35%（图2）。这一增温效应甚至可能完全抵消全球范围内人为黑碳排放削减带来的北极冷却效果。因此，在未来的气候变化评估与相关政策制定过程中，亟需综合考虑野火气溶胶的影响。

图2. 未来全球1℃增温（相对2015-2020年）情景下的北方地区野火排放及辐射效应预测

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本研究以‘Increasing aerosol emissions from boreal biomass burning exacerbate Arctic warming’为题发表于Nature Climate Change（全文链接：https://www.nature.com/articles/s41558-024-02176-y）。北京大学城市与环境学院钟奇瑞研究员为论文第一和通讯作者，合作者包括阿姆斯特丹自由大学Nick Schutgens教授、Sander Veraverbeke教授、瓦格宁根大学Guido R. van der Werf教授。本研究得到国家海外高层次人才引进计划（青年项目）、荷兰科学研究组织（NWO）、欧盟“地平线2020”计划的支持。

课题组长期招聘博后，欢迎对野火与气候变化交互作用、大气污染物环境过程模拟、污染物气候与健康效应评估等方向感兴趣的博士加入。

详情请见：

https://mp.weixin.qq.com/s/s42CrdrzjxrmjZM-K5p6RA