Nature再+1！清華SIGS鄭博課題組合作揭示未來全球野火排放的健康和氣候效應

9月18日

清華SIGS環境與生態研究院

鄭博副教授課題組

與清華大學地球系統科學系

張強教授課題組的合作研究成果

“全球變暖加劇野火健康負擔并重塑不平等格局”

以“加速預覽”文章的形式

在《自然》（

Nature

揭示了氣候變化背景下

未來全球野火排放的健康與氣候效應

剖析了全球變暖背后的“神秘力量”

所帶來的潛在影響和重要啟示

這是團隊繼2023年在《科學》（Science）

以及今年5月在《自然》（Nature）上

發表相關研究成果后

在全球野火排放與氣候環境效應方面的

又一項重要進展！

《自然》文章截圖

野火（wildfires），即自然條件下發生的森林、草原、灌木火災等，是地球環境的重要干擾因子。野火事件排放大量溫室氣體和大氣污染物，對氣候變化和公共健康構成嚴重威脅。而在氣候變化背景下，全球野火發生的頻率、強度和時空范圍均呈增加趨勢。野火煙霧中的細顆粒物（PM2.5）具有較高毒性，野火污染暴露與人群過早死亡風險之間存在顯著關聯。然而，當前對全球野火排放未來變化趨勢、健康影響及氣候效應的科學認識仍存在較大不確定性，成為野火風險應對的重要制約因素。

鄭博課題組與張強課題組針對這一關鍵科學問題，聯合國內外研究團隊，在前期構建的全球野火排放與環境健康效應評估方法學框架基礎上，研發了基于機器學習模型的野火排放預測技術，并融合多源遙感觀測、再分析資料與地球系統模式模擬數據，引入時空動態驅動因子表征野火發生發展過程的多維反饋機制，實現了對未來不同氣候情景下野火發生發展與排放的模擬和歸因分析；進一步結合大氣化學傳輸模型和健康效應模型，揭示了氣候變化背景下未來全球野火排放的健康與氣候效應。

圖1 野火排放的歷史變化、未來預測及其對PM2.5健康效應和直接輻射強迫的影響

研究發現，隨著氣候變暖與干旱加劇，未來全球野火活動將顯著增強。在中等排放情景（SSP2-4.5）下，到本世紀末，全球野火碳排放與當前水平相比預計增加約23%，全球每年約有140萬例過早死亡可歸因于野火煙霧PM2.5暴露，為當前水平（約23萬例）的6倍（圖1）。全球變暖不僅加劇野火污染健康風險，也改變了其在不同區域和經濟體之間的分布特征。欠發達地區在全球未來野火健康負擔中的占比仍然巨大，然而在全球高升溫情景（SSP5-8.5）下，未來發達國家地區野火活動大幅增多，在人口老齡化趨勢下，其野火健康風險在全球的占比將明顯提升，影響了野火PM2.5暴露健康風險的區域差異化格局（圖2）。

圖2 不同地區野火PM2.5健康效應及其全球分布格局（歷史與未來情景對比）

研究進一步發現，盡管未來野火排放增加將導致全球尺度野火氣溶膠直接輻射強迫的冷卻效應增強，但在北極地區，這一冷卻效應到本世紀末將減弱約0.06 W/m2（SSP2-4.5情景下），對未來極地變暖產生潛在推動作用（圖1）。尤為值得注意的是，雖然野火氣溶膠的冷卻效應可在一定程度上緩解局地變暖趨勢，但野火產生的溫室氣體排放以及對森林碳匯功能的破壞都將加劇氣候變暖。野火-氣候變化之間的多維度影響與反饋機制凸顯了野火管控的復雜性和緊迫性。

該研究拓展了人工智能技術在野火氣候環境效應評估中的應用，團隊構建的全球未來野火排放與環境氣候效應評估框架可為進一步開展相關研究提供科學工具。團隊在這一方向的系列研究成果為深入理解氣候變化、野火風險與人群健康之間的復雜關聯關系提供了關鍵科學證據，啟發決策者未來在制定氣候變化與空氣污染應對策略時，應充分考慮野火這一風險因子，加強監測預警與應急響應能力，推動野火污染跨區域協同治理。

研究成果以“全球變暖加劇野火健康負擔并重塑不平等格局”（Global warming amplifies wildfire health burden and reshapes inequality）為題，以“加速預覽”文章（Accelerated Article Preview）的形式在線發表于《自然》（Nature）期刊。該研究是團隊繼2023年在《科學》（Science）上發表北半球中高緯地區野火碳排放變化及驅動力解析成果，以及今年5月在《自然》（Nature）上發表野火污染調節大氣自由基與甲烷收支成果之后，在全球野火排放與氣候環境效應方面的又一項重要成果。

鄭博和張強為論文共同通訊作者，清華大學深圳國際研究生院博士后趙俊日（已出站，現為日本名古屋大學特任助理教授）為論文第一作者。論文合作者包括中國科學院外籍院士、清華大學杰出訪問教授、法國環境與氣候科學實驗室研究員菲利普·西亞斯（Philippe Ciais），來自美國加州大學歐文分校、奧地利國際應用系統分析研究所、澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的多名合作研究者，以及清華大學深圳國際研究生院的研究生。研究受到國家自然科學基金、“碳中和與能源智聯”項目以及新基石科學基金會科學探索獎支持。

論文鏈接：

團隊在全球野火排放與氣候環境效應方面的相關成果：

Nature+1！清華SIGS鄭博團隊合作揭示空氣污染對全球甲烷源匯收支的調控機制

減污和降碳有啥關聯？清華SIGS團隊發現……

野火燒不盡，___________

文/圖|鄭博

編輯|葉思佳

審核|聶曉梅、林洲璐

排版|胡靜雯