在全球氣候變化的背景下，北極和亞寒帶地區(qū)（也稱北方地區(qū)）的變暖速度遠超全球平均水平。這種快速氣候變暖與北方地區(qū)近年來頻發(fā)的野火密切相關，如西伯利亞、加拿大等地在2019至2023年間多次受到極端野火的侵襲，引發(fā)了科學界和公眾的廣泛關注。野火活動會釋放大量氣溶膠進入大氣，其通過與輻射、云的相互作用可改變局地氣候，對北極地區(qū)的影響尤為突出。

本研究聚焦2000年至2020年野火活動快速上升的時期，首先探究了野火排放變化的驅動力。研究發(fā)現(xiàn)，北方野火排放隨夏季氣溫上升呈現(xiàn)指數響應關系（圖1），即溫度微小上升也會引發(fā)野火排放的大幅增加。以2019年為例，該年夏季氣溫相較于多年平均水平上升了1.3℃，而對應的野火排放量則增加了3倍之多。

圖1 北方地區(qū)野火排放趨勢及其與夏季氣溫的關系

為了進一步量化野火排放上升對北極氣候的影響，本研究利用多元觀測數據作為約束，修正了全球氣溶膠-氣候模式對野火氣溶膠的模擬效果，顯著降低了現(xiàn)有模式在北極地區(qū)普遍表現(xiàn)出的模擬誤差。基于該約束校正的模式，研究發(fā)現(xiàn)北極上空的野火氣溶膠主要來源于北方地區(qū)，且這些氣溶膠大多懸浮于具有高反照率的云層或海冰之上，煙羽中的吸光性組分（如黑炭）通過云頂、海冰反照增強了其對輻射的吸收，從而使北極上空的野火氣溶膠表現(xiàn)出較強的正輻射效應（增溫效應）。這一增溫效應隨著過去20年間野火排放的上升正在逐步增強，對北極變暖的貢獻日益突出。

以上結果為應對北極氣候變化提供了全新視角。隨著未來氣候變化加劇，北方地區(qū)溫度的快速上升將導致更為頻繁的野火活動，由此釋放的氣溶膠將進一步加速北極變暖，形成正反饋效應。根據本研究的預測，在全球相較于2015-2020年增溫1℃的情景下，北方地區(qū)的野火氣溶膠排放量將增加6倍，其產生的輻射強迫將使北極夏季增溫相較于現(xiàn)有SSP情景加速35%（圖2）。這一增溫效應甚至可能完全抵消全球范圍內人為黑碳排放削減帶來的北極冷卻效果。因此，在未來的氣候變化評估與相關政策制定過程中，亟需綜合考慮野火氣溶膠的影響。

圖2 未來全球1℃增溫（相對2015-2020年）情景下的北方地區(qū)野火排放及輻射效應預測

本研究以‘Increasing aerosol emissions from boreal biomass burning exacerbate Arctic warming’為題發(fā)表于Nature Climate Change（全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41558-024-02176-y）。北京大學城市與環(huán)境學院鐘奇瑞研究員為論文第一和通訊作者，合作者包括阿姆斯特丹自由大學Nick Schutgens教授、Sander Veraverbeke教授、瓦格寧根大學Guido R. van der Werf教授。本研究得到國家海外高層次人才引進計劃（青年項目）、荷蘭科學研究組織（NWO）、歐盟“地平線2020”計劃的支持。

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