Science：地球環境所聯合揭示火熱量釋放對美國野火空氣污染的影響

氣候變暖大背景下，全球野火活動愈加活躍，特別是在北美等地。傳統研究普遍強調，野火產生的氣溶膠及其遠距離輸送會導致大范圍空氣質量惡化。

然而，研究團隊在梳理全球野火研究時，敏銳識別出兩個關鍵問題：一、基于觀測事實，美國西部極端野火時，氣溶膠并未如預期般頻繁且大范圍覆蓋東部地區；二、傳統模式在模擬此類事件時，顯著高估了東部地區的氣溶膠濃度，與觀測相悖。這一矛盾揭示出野火氣溶膠跨區域過程的復雜性，亟需深入探究并厘清其背后的成因和機制。

中國科學院地球環境研究所魏麟懿副研究員聯合復旦大學、美國Scripps海洋研究所等多家單位科研人員，基于多源觀測，首先厘清并揭示：當美國西部發生極端野火，受直接影響的西部地區PM2.5濃度會顯著上升；但在千里之外的東部地區，PM2.5濃度卻出現“反常”下降。

隨后，基于地球系統模式，研究團隊構建并驗證了機制鏈條如下：“火災熱量—氣象要素—跨區域空氣污染”。在將觀測反演得到的火災熱量引入地球系統模式后，多源模式結果均表明：只有同時納入火釋放的氣溶膠和熱量，模式試驗才能準確模擬美國西部野火發生時，西部PM2.5上升、東部PM2.5下降”的觀測現象。僅納入火熱量的試驗證實，東部PM2.5下降來自于火災熱量的影響。

進一步，研究團隊通過追蹤大氣環流的變化，成功揭示物理機制如下：西部野火釋放的熱量觸發強對流，其產生的降水消耗了向中部輸送的水汽，導致美國中部干燥少云，引發中部近地層氣溫升高與低壓異常；隨后，中部的低壓異常促進美國東部氣旋生成，并推動東風異常。因此，在東部氣旋異常增強對流性降水和“濕清除”、東風異常有效抑制西部野火煙霧向東部擴散的雙重作用下，東部PM2.5濃度顯著下降。至此，野火熱量跨區域影響空氣質量的完整路徑得以明晰。

此外，研究團隊結合全球暴露死亡率模型，發現僅考慮野火氣溶膠的影響，將會高估健康風險——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。

這項研究不僅揭示了地球系統中“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偏差問題。不僅如此，對火熱量的考量有望促進火災管控等方面的跨區域合作，為氣候預估提供更科學的導航圖，助力人類更好地理解和應對地球氣候系統的復雜變化。

成果以“火釋放的熱量影響美國野火空氣污染”(Fire Heat Affects the Impacts of Wildfires on Air Pollution in the United States)為題，2025年9月12日發表于《科學》(Science)雜志。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。

論文合作者包括復旦大學大氣與海洋科學系的王勇教授（通訊作者）、其指導的博士生馬啟涵（共同第一作者）、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國家自然科學基金資助。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads1957

考慮火熱量后，美國西部野火影響全美空氣污染和健康的機制