北京大学物理学院大气与海洋科学系俞妍课题组在全球野火的生态气候效应研究方面取得重要进展。研究团队分析燃烧火点、气溶胶、植被、土壤湿度等多源遥感资料，发现大面积、持续性的生物质燃烧破坏植被、降低土壤湿度，导致燃烧后沙尘排放。上述现象在全球干旱地区以外的大范围地区造成了沙尘浓度显著升高，揭示全球气候变化下干旱—野火—沙尘这一联合气象生态灾害加剧的可能性。2022年10月17日，相关研究成果以“大火扰动植被加剧沙尘排放”（Enhanced dust emission following large wildfires due to vegetation disturbance）为题，在线发表于《自然·地球科学》（Nature Geoscience）。
野火是发生在自然植被类型上的生物质燃烧现象，是陆地生态系统的主要扰动源和天然气溶胶的主要自然排放源之一，影响全球碳循环、气候和经济社会。理论上说，野火破坏植被导致裸土面积增加，进而降低地表粗糙度和空气动力学阻力导致近地面风速上升，同时野火燃烧有机质降低土壤粘结力和土壤湿度。以上结果造成野火后有利于沙尘排放的陆面和大气条件。前人利用地面观测资料在北美捕捉到野火后沙尘排放的现象；全球其他地方是否也有这样的现象？野火后沙尘排放的强度和频率有多高？
近日，北京大学物理学院大气与海洋科学系俞妍研究员，联合美国海洋与大气管理局地球流体动力实验室Paul Ginoux研究员，利用本团队反演的沙尘和烟尘气溶胶卫星遥感产品，以及燃烧火点、植被、土壤湿度等多源遥感资料，进行细致的统计分析，对野火后沙尘排放这一全球现象进行探索。
本研究考察了逾15万次大面积、持续性的生物质燃烧事件，其中54%的燃烧事件导致燃烧结束后两个月内发生显著的沙尘浓度升高（图1）。野火后沙尘排放主要发生在非洲稀树草原地区、美国西部、亚马逊以南的南美地区、澳大利亚、中亚、喜马拉雅山脉南侧和中南半岛以及东北亚地区。野火后沙尘排放导致的沙尘浓度最大值，接近干旱半干旱地区（如撒哈拉沙漠和塔克拉玛干）沙尘暴发生时的沙尘浓度；野火后沙尘排放可持续几天到几周。研究进一步表明，野火后沙尘排放的强度主要取决于野火燃烧面积和持续时间、以及野火后植被破坏程度（图2）。
图1全球野火后沙尘排放导致的最大沙尘气溶胶光学厚度（点的颜色）和单次燃烧事件后沙尘排放最长持续天数（点的大小）
图2 沙尘排放强度受野火燃烧面积和持续时间以及野火后植被破坏程度调控
在全球气候环境变化下，很多地区面临更频发、更持久的干旱，同时全球变暖、部分地区变干导致这些地区野火的燃烧面积和强度也有上升趋势。本研究揭示了干旱—野火—沙尘这一联合气象—生态灾害现象，在全球变暖的趋势下这一联合灾害在部分地区将会加剧。同时，干旱—野火—沙尘的耦合过程及其对气候变率和气候变化的反馈作用也值得更深入的研究。
2022年10月17日，相关研究成果以“大火扰动植被加剧沙尘排放”（Enhanced dust emission following large wildfires due to vegetation disturbance）为题，在线发表于《自然·地球科学》（Nature Geoscience）。俞妍为第一作者和通讯作者，美国海洋与大气管理局地球流体动力实验室Paul Ginoux研究员为合作者。上述研究成果得到北京大学物理学院支持。
论文原文链接：https://www.nature.com/articles/s41561-022-01046-6
