研究示意圖。受訪者供圖
■本報(bào)記者 陳彬
提到全球變暖，人們往往首先想到二氧化碳、甲烷乃至氟利昂等能夠加劇大氣溫室效應(yīng)的溫室氣體。很多人不知道，大氣中還存在一類可以抑制氣候變暖的物質(zhì)。而人類擴(kuò)張農(nóng)田等行為，可能在客觀上導(dǎo)致大氣中“降溫物質(zhì)”減少，進(jìn)而加劇全球氣候變暖。
天津大學(xué)教授傅平青團(tuán)隊(duì)聯(lián)合清華大學(xué)、美國(guó)密西根大學(xué)等單位的研究人員，首次在全球尺度上系統(tǒng)量化了工業(yè)革命以來(lái)人類擴(kuò)張耕地對(duì)大氣中自然源二次有機(jī)氣溶膠含量及其輻射效應(yīng)的影響，并系統(tǒng)揭示了耕地?cái)U(kuò)張通過(guò)破壞“自然冷卻屏障”，從而加劇全球變暖的新機(jī)制。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然-地球科學(xué)》。
冷卻大氣的“天然小球”
二次有機(jī)氣溶膠是一種能夠抑制全球變暖的“降溫物質(zhì)”?！耙惶岬健畾馊苣z’，大家很容易聯(lián)想到造成霧霾天氣的細(xì)顆粒物PM2.5，即直徑小于或等于2.5微米的固體或液體顆粒狀物質(zhì)，此類物質(zhì)往往是由汽車尾氣、工業(yè)排放造成的。”論文第一作者、天津大學(xué)教授朱佳雷說(shuō)，除了人類行為，自然界也產(chǎn)生氣溶膠，二次有機(jī)氣溶膠就是其中最重要的一種。兩種氣溶膠的重要不同點(diǎn)在于前者往往含有很多危害人體健康的物質(zhì)，后者不但“純天然”，還能起“降溫”作用。
“我們可以將這些氣溶膠想象成一個(gè)個(gè)飄浮在大氣中的天然小球，會(huì)反射陽(yáng)光，減少到達(dá)地面的陽(yáng)光輻射量。此外，二次有機(jī)氣溶膠還能促進(jìn)云滴形成，云滴可以遮蔽陽(yáng)光，從而降低地表溫度?！敝旒牙渍f(shuō)，二次有機(jī)氣溶膠對(duì)地球氣候系統(tǒng)起重要的自然冷卻作用。
二次有機(jī)氣溶膠是如何產(chǎn)生的？
朱佳雷告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，二次有機(jī)氣溶膠的產(chǎn)生以揮發(fā)性有機(jī)物VOCs為“原料”。這種“原料”經(jīng)過(guò)吸附、凝結(jié)、大氣化學(xué)反應(yīng)等一系列過(guò)程，最終轉(zhuǎn)化為懸浮于大氣中的細(xì)粒子。而這種揮發(fā)性有機(jī)物正是自然植被生命過(guò)程中釋放的。
工業(yè)革命以來(lái)，為滿足人口激增產(chǎn)生的糧食需求，人類開(kāi)始大規(guī)模開(kāi)墾農(nóng)田，導(dǎo)致全球森林、草地面積銳減?！爱?dāng)森林、草原變農(nóng)田后，其釋放出的揮發(fā)性有機(jī)物是否產(chǎn)生變化、是否影響大氣中二次有機(jī)氣溶膠的含量，進(jìn)而對(duì)地球這層‘降溫屏障’造成損害？這個(gè)問(wèn)題長(zhǎng)期被人們忽視?！敝旒牙渍f(shuō)。
“種莊稼”不如“長(zhǎng)大樹(shù)”
研究團(tuán)隊(duì)利用納入自主研發(fā)的復(fù)雜二次有機(jī)氣溶膠形成機(jī)制的地球系統(tǒng)模型，在全球尺度系統(tǒng)上量化了工業(yè)革命以來(lái)耕地?cái)U(kuò)張對(duì)自然源二次有機(jī)氣溶膠含量及其輻射效應(yīng)的影響。
“我們發(fā)現(xiàn)，目前人類耕地?cái)U(kuò)張顯著改變了全球植被類型分布?！敝旒牙捉榻B，工業(yè)革命以來(lái)，全球耕地面積增長(zhǎng)了約2.7倍，增長(zhǎng)面積主要來(lái)自森林和草地的轉(zhuǎn)化。這導(dǎo)致二次有機(jī)氣溶膠的關(guān)鍵性前體物排放減少約10%，全球的二次有機(jī)氣溶膠總量同步下降約10%。
為什么同樣是長(zhǎng)植物的土地，“種莊稼”和“長(zhǎng)大樹(shù)”對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的影響有如此大的差異呢？
朱佳雷解釋說(shuō)，不同植物釋放揮發(fā)性有機(jī)物的強(qiáng)度相差極大，因?yàn)閾]發(fā)性有機(jī)物是植物生理過(guò)程中的“副產(chǎn)品”。植物新陳代謝越旺盛，釋放的揮發(fā)性有機(jī)物越多?！耙豢么髽?shù)的新陳代謝量是相同面積的小麥難以比擬的?！?span style="display:none">wme即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
因此，不同植被類型的“耕地化”對(duì)二次有機(jī)氣溶膠減少的影響也有很大差別。常綠闊葉林面積減少導(dǎo)致的二次有機(jī)氣溶膠下降量占總下降量的50%。相比之下，草地面積雖然減少得最多，但其影響卻極小。然而，這些變化匯集在一起，對(duì)大氣降溫作用的影響是巨大的。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，工業(yè)革命以來(lái)的耕地?cái)U(kuò)張，已經(jīng)使二次有機(jī)氣溶膠對(duì)大氣的凈降溫作用減少了11%，其凈增溫效應(yīng)相當(dāng)于同期二氧化碳增溫效應(yīng)的8%。
更嚴(yán)峻的是，在氣候變暖與空氣污染減輕的未來(lái)情景下，相同耕地?cái)U(kuò)張的增溫效應(yīng)將比當(dāng)前強(qiáng)約50%。同時(shí)，在人為氣溶膠減少的背景下，來(lái)自自然的氣溶膠將在云的形成過(guò)程中扮演更重要的角色。
“碳賬本”和“氣溶膠降溫賬”都應(yīng)考慮
在朱佳雷看來(lái)，當(dāng)前全球氣候變暖的研究既要關(guān)注二氧化碳這類“增溫”氣體，也要關(guān)注二次有機(jī)氣溶膠這類起“降溫”作用的物質(zhì)，這樣才能對(duì)氣候變化進(jìn)行更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)和評(píng)估。
“現(xiàn)階段，我們對(duì)二氧化碳的研究已經(jīng)比較成熟，其在氣候變化預(yù)測(cè)中的不確定性已經(jīng)很小了。但對(duì)于氣溶膠類物質(zhì)的降溫效應(yīng)，我們的關(guān)注度和認(rèn)識(shí)還很不足，這也是我們?cè)谶M(jìn)行科學(xué)研究以及制定相關(guān)政策時(shí)需要注意的?！敝旒牙渍f(shuō)。
傅平青表示：“這項(xiàng)研究警示我們，在制定糧食安全與氣候政策時(shí)，必須同時(shí)考慮土地利用變化對(duì)‘碳賬本’和‘氣溶膠降溫賬’的雙重影響?！?span style="display:none">wme即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)指出，保護(hù)和恢復(fù)森林生態(tài)系統(tǒng)不僅能固碳，還能維持重要的自然降溫功能，使植樹(shù)造林等“雙碳”戰(zhàn)略舉措產(chǎn)生超過(guò)預(yù)期的減緩氣候變暖效益，這一“非碳”效益在未來(lái)氣候變暖背景下將十分珍貴。
“我們希望這些研究成果能夠?yàn)閲?guó)家制定碳中和戰(zhàn)略和土地管理政策提供一定的科學(xué)依據(jù)，為全球氣候變化預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)相關(guān)問(wèn)題提供新思路?！备灯角嗾f(shuō)。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41561-025-01718-z
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》(2025-08-14 第1版 要聞)本文鏈接：http://jphkf.cn/news-8-6424-0.html森林變耕地，影響氣溶膠“降溫”
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