【導語】全球變暖下野火頻發，傳統認知認為其會惡化空氣質量，但複旦大學王勇教授團隊在《科學》發表新研究，發現美國西部野火釋放的熱量能觸發大氣連鎖反應，使東部PM2.5濃度下降，改寫了人類對野火與大氣關係的理解，還為健康風險評估、政策製定提供新依據。

全球變暖下野火頻次攀升

野火會讓空氣質量變差？

不一定！

複旦團隊最新研究發現

野火居然能緩解千裏之外的

空氣汙染

9月12日（北京時間淩晨）

複旦大氣與海洋科學係王勇教授團隊相關成果

以“Fire Heat Affects the Impacts of Wildfires on Air Pollution in the United States（火釋放的熱量影響美國野火空氣汙染）”為題在Science（《科學》）期刊發表研究論文
這項前沿交叉研究突破傳統野火研究的範式局限融合大氣科學、生態學、公共衛生、經濟學等(děng)多(duō)學(xué)科(kē)力(lì)量(liàng)構(gòu)建(jiàn)起(qǐ)更(gèng)為(wèi)係(xì)統(tǒng)、立(lì)體(tǐ)的(de)野(yě)火(huǒ)研(yán)究(jiū)框(kuāng)架(jià)

不(bù)僅(jǐn)改(gǎi)寫(xiě)了(le)學(xué)界(jiè)和(hé)公(gōng)眾(zhòng)對(duì)野(yě)火(huǒ)汙(wū)染(rǎn)的(de)傳(chuán)統(tǒng)認(rèn)知(zhī)

更(gèng)有(yǒu)望(wàng)為(wèi)氣(qì)候(hou)變(biàn)化(huà)背(bèi)景(jǐng)下(xià)的(de)空(kōng)氣(qì)質(zhì)量(liàng)管(guǎn)控(kòng)策(cè)略(è)提(tí)供更精準的科學支撐

01打破傳統認知：野火隻會讓空氣質量變差嗎？

在全球變暖的大背景下，全球野火正變得越來越活躍，特別是在美國、澳洲等地，野火的發生頻率顯著升高、燃燒麵積擴大、持續時間延長，屢破新紀錄。

作為自然氣溶膠的主要排放源之一，傳統觀點普遍認為野火隻會對空氣質量產生負麵影響。然而，王勇團隊在一次偶然梳理極端野火期間的全球大氣細顆粒物（PM2.5）監測站數據時，敏銳捕捉到一個與常識認知相悖的“反常”現象：當美國西部發生極端野火，受直接影響的西部區域PM2.5濃度會顯著上升；但令人意外的是，在千裏之外的東部地區，PM2.5濃度反而呈現下降趨勢，且與西部增幅相當（圖1）。

圖1：（上）美國西部地區極端野火發生時，基於站點觀測的PM2.5濃度異常；（下）地球係統模式在額外考慮火的熱量後模擬結果。

這種“西升東降”的現象並非隨機出現，而是與美國西部野火釋放的熱量峰值存在一定的時間差——西部野火最旺盛（釋放熱量最多）後的1至2天，東部的PM2.5濃度出現最顯著的下降。為了進一步驗證該現象，研究團隊分析核查了多套PM2.5數據集，結果都驚人的一致。

“排除了汙染控製政策等潛在幹擾因素後，糖心免费视频開始懷疑，除了野火釋放的氣溶膠，野火釋放的熱量會不會對空氣質量產生影響？”王勇在複旦大學和清華大學的共同支持下，不斷更新思想認識，提出了這一打破常規的思考。長久以來，傳統研究多聚焦於野火釋放的汙染物本身，卻普遍忽略了火最原始也最顯著的特征——燃燒過程中釋放的大量熱量（感熱和潛熱）。

王勇教授

在西部地區7至9月的火季，研究團隊分析發現(xiàn)局(jú)地(de)野(yě)火(huǒ)釋(shì)放(fàng)的(de)逐(zhú)日(rì)熱(rè)量(liàng)通(tōng)量(liàng)最(zuì)大(dà)可(kě)達(dá)約(yuē)263 W/m2。如(rú)此(cǐ)龐(páng)大(dà)的(de)熱(rè)量(liàng)足(zú)以(yǐ)改(gǎi)變(biàn)局(jú)部(bù)大(dà)氣(qì)的(de)溫(wēn)度(dù)、濕(shī)度(dù)，甚(shén)至(zhì)觸(chù)發(fā)強(qiáng)對(duì)流(liú)天(tiān)氣(qì)，而(ér)對(duì)流又恰似一顆投入湖麵的“石子”，在大氣這一廣闊的“湖麵”上激起層層漣漪，進而對千裏之外的天氣狀況產生連鎖影響。

為了驗證“野火釋放的熱量影響遠方空氣質量”的核心猜想，研究團隊基於地球係統模式，設計了嚴謹的大氣模擬試驗。團隊首先將基於觀測反演的火的熱量引入到兩種不同的地球係統模式（傳統地球係統模式和對流解析的地球係統模式）中，隨後針對性的設置了三組對照試驗，形成清晰變量對比：第一組為“無火氣溶膠和無熱量”的基礎對照組，第二組僅加入“火氣溶膠”變量，第三組則同時納入“火氣溶膠和熱量”兩個關鍵要素。試驗結果顯示，隻有同時納入氣溶膠和熱量的第三組試驗，才能準確模擬出美國西部野火發生時，西部PM2.5上升、東部PM2.5下降的實際觀測現象。這說明野火釋放的熱量是東部PM2.5濃度下降的核心主導因素。

西部野火釋放的熱量，究竟如何跨越千裏影響東部空氣質量？研究團隊通過追蹤大氣環流的變化，成功勾勒出了一條清晰完整的機製作用鏈：首先，西部野火燃燒釋放的大量熱量，成為觸發局部強對流的“引擎”。其產生的降水會顯著消耗原本向美國中部輸送的水汽；水汽輸送的減少直接導致了美國中部區域陷入幹燥少雲的狀態，進而引發中部近地層氣溫升高與低壓異常。而中部的低壓異常又進一步為美國東部的氣旋生成創造有利條件，並推動東風異常。因此，一方麵，東部氣旋異常有助於增強對流性降水，進而導致“濕清除”作用增加。同時，對流降水還可以抑製層雲二次氣溶膠的生成。雙重作用下PM2.5濃度顯著下降；另一方麵，東風異常會形成一道“屏障”，有效抑製西部野火釋放的氣溶膠向東部擴散（圖2）。至此，野火熱量跨區域影響空氣質量的完整路徑得以明晰。

圖2：考慮火的熱量後，美國西部野火降低東部汙染的機理示意圖。

對於野火熱量跨區域影響空氣質量的複雜機製，王勇給出了通俗生動的總結：“簡單說，西部的野火熱量如同推倒了第一張多米諾骨牌，它觸發對流，並通過水汽凝結釋放潛熱對大氣環流產生連鎖反應，最終讓東部雨多了、本地汙染物少了、野火釋放的氣溶膠導致的汙染物也不易傳輸入東部了。”

02重算“野火健康經濟賬”，為全球提供健康與政策啟示

這項研究不僅揭示了地球係統中“小區域熱源-大尺度氣候”的隱秘關聯，更直接關乎到人類對野火影響的認知。

研究團隊結合全球暴露死亡率模型（該模型可通過PM2.5濃度估算過早死亡人數）進行深入分析，發現若僅考慮野火氣溶膠的影響，將會嚴重高估健康風險——全美因PM2.5導致的過早死亡人數會被多算約1200例；結合經濟模型得出經濟損失高估約33億美元。尤其是在人口密集的東部地區，這種偏差尤為顯著。

從政策製定角度來看，當前美國的空氣質量管理政策（如《清潔空氣法案》）、野火防控策略以及環境正義，幾乎都隻關注野火釋放的氣溶膠，卻完全忽略了熱量的作用。論文的共同第一作者、博士生馬啟涵解釋道：“這會導致資源錯配，例如東部可能無需為‘西部野火帶來的汙染’過度籌備資源。”

王勇教授（右）和博士生馬啟涵（左）

更值得關注的是，這種“野火熱量觸發的對流”，宛如一條聳入雲霄的傳送帶，它將向對流層高層和平流層低層輸送水汽和汙染物，進而對全球氣候產生影響。王勇表示，“當全球氣候因之發生變化後，野火的活動也會隨之改變。這就像一場自然之間的對話，野火與氣候彼此呼應，最終形成一個循環往複的反饋閉環。”

從過去“美國西部野火會加劇東部汙染”的傳統認知到“火釋放的熱量使得西部野火能降低東部汙染”的顛覆，王勇團隊的研究改寫了人類對野火與大氣關係的理解。它宛如一麵鏡子，清晰地映照出(chū)了(le)地(de)球(qiú)係(xì)統(tǒng)的(de)複(fù)雜(zá)——一(yī)個(gè)小(xiǎo)區(qū)域的(de)熱(rè)源(yuán)（如(rú)野(yě)火），竟能通過大氣環流這一“鏈條”，對數千公裏外的氣候與環境產生影響。

“這提醒糖心免费视频，地球是一個緊密相連的整體，任何局部事件都有可能在遙遠的地方引發‘蝴蝶效應’。”王勇總結道。未來，隨著對“火-氣相互作用”機製研究的持續深入，研究團隊將進一步致力於在地球係統模式中更精準地表征“火-氣相互作用”所涉及的諸多過程，為氣候模擬與預估提供更科學、更精確的導航圖，助力人類更好地理解和應對地球氣候係統的複雜變化。

複旦大學大氣與海洋科學係的王勇教授為論文通訊作者，其所指導的博士生馬啟涵和中國科學院地球環境研究所魏麟懿副研究員為論文共同第一作者。論文合作者包括美國Scripps海洋研究所的Guang J. Zhang（張廣俊）教授和中國科學院大氣物理研究所的王斌研究員。研究得到科技部重點研發項目和(hé)國家自然科學基金委資助。

作者：謝蘊 殷夢昊 編輯：公子欣