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5月12日，Nature Geoscience期刊在线发表了由中国科学院大气物理研究所、厦门大学及美国德州农工大学等单位研究人员合作完成的研究论文（题目：Strong global radiative effects from wildfire dark brown carbon）。论文第一作者为中国科学院大气物理研究所陈曦研究员团队徐露露博士后，通讯作者为厦门大学海洋与地球学院林光星教授和美国德州农工大学(Texas A&M University)大气科学系的Professor Xiaohong Liu(刘小红教授)。论文首次系统揭示了一类被长期忽视的 “深色棕碳（dark brown carbon）” 气溶胶在全球野火烟羽中的广泛存在，并发现其对气候变暖的影响可能远超此前认识。
近年来，随着全球变暖加剧，北美、西伯利亚、澳大利亚等地区极端野火事件频发。野火不仅释放大量温室气体，还会向大气中排放大量气溶胶颗粒。其中，“棕碳”是一类来源于生物质燃烧的有机气溶胶，因能够吸收太阳光而受到广泛关注。然而，传统认识认为棕碳主要吸收近紫外波段光，对气候影响有限。但越来越多观测发现，一部分棕碳呈现深褐甚至接近黑色的外观（称为“深色棕碳”），其吸光能力能够延伸至可见光波段，显示出更强的增暖潜力。不过，由于缺乏全球尺度观测证据和精确气候模式模拟，这类“深色棕碳”的分布范围、光学性质及气候效应缺乏准确认识。
针对这一问题，研究团队综合利用飞机观测、地基观测以及卫星遥感数据，对全球野火烟羽中的深色棕碳进行了系统分析。结果发现，这类强吸光气溶胶广泛存在于全球各主要野火区域，包括北美、南美、西伯利亚、非洲和澳大利亚等地的烟羽中。实测结果表明，野火烟羽中有机气溶胶在500 nm波长处的质量吸收效率（MAEOC）介于0.5至1.5 m²/g之间（图1），远高于普通棕碳在该波长处不足0.1 m²/g的典型水平，说明野火排放的有机碳中含有大量深色棕碳成分。由于500 nm附近恰处于太阳辐射能量光谱的峰值区域，该波段的强吸光意味着深色棕碳能够有效截获入射太阳能量，对辐射收支产生显著影响。这种深色棕碳在可见光波段具有显著的吸收能力，其对总吸光的贡献可以达到甚至超过同等条件下的黑碳（图2）。这一发现打破了以往"棕碳吸光性远弱于黑碳"的传统认知。
进一步地，研究团队将观测约束得到的深色棕碳光学参数引入全球气候模式，首次定量评估了其辐射效应。结果显示，野火来源棕碳的全球直接辐射效应为+0.097 W/m²，不确定性范围为+0.050至+0.276 W/m²（图3）。值得注意的是，该估算的上限已超过黑碳的辐射贡献0.163 W/m²。论文同时揭示了深色棕碳辐射效应的空间分布特征：其影响范围显著延伸至中高纬度地区乃至北极，而这些区域恰恰是冰雪覆盖的气候敏感区-深色棕碳的沉降可能通过降低冰雪表面反照率，进一步触发冰雪—反照率正反馈，放大区域乃至全球尺度的增暖效应（图4）。
该研究表明，深色棕碳是一个关键却长期被低估的气候增温因子。在全球变暖与野火频发相互强化的背景下，论文强调未来的气候评估需要充分纳入深色棕碳的增暖贡献，以更准确地理解和预估野火排放对地球气候系统的影响。
论文合作者包括中国科学院大气物理研究所吴成来研究员、陈曦研究员、王浩高级工程师，中国科学院安徽光学精密机械研究所陈澄研究员，美国圣路易斯华盛顿大学Rajan K. Chakrabarty教授，香港浸会大学地理系高蒙教授，芬兰气象研究所/南非西北大学Ville Vakkari研究员，以及南非西北大学Pieter G. van Zyl研究员。该研究受国家自然科学基金（批准号：42275086；617081801）、中国科学院预研类先导专项（项目号：XDA0500400）及地球系统数值模拟装置（EarthLab）等项目的共同资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41561-026-01972-9
图1 野火事件中有机碳质量吸收效率（MAEOC）随波长的变化。a-e，分别为DC3、SEAC4RS、FIREX-AQ、GoAmazon和ORACLES航空观测实验中不同波长下的MAEOC值。f，五次观测实验中野火烟羽有机碳吸收Ångström指数（AAEOC）的对比。
图2. 野火事件中棕碳与黑碳的吸收系数及质量占比。 a，DC3飞机观测获取的野火来源棕碳与黑碳吸收系数。b，SEAC4RS飞机观测结果。c，FIREX-AQ飞机观测结果。d，GoAmazon地面站观测结果。e，ORACLES飞机观测结果。f，上述五次飞机观测实验中野火事件期间黑碳在总碳组分（BC+OC）中的质量占比
图3. 野火来源棕碳与黑碳吸收引起的大气层顶直接辐射效应全球分布。 a，中等棕碳吸收模拟实验（BRC_BASE）中棕碳吸收在大气顶的辐射效应。b，最弱棕碳吸收模拟实验（BRC_MIN）中棕碳吸收在大气顶的辐射效应。c，最强棕碳吸收模拟实验（BRC_MAX）中棕碳吸收在大气顶的辐射效应。d，黑碳吸收在大气顶的辐射效应。图中方框内数值表示全球平均直接辐射效应。
图4 野火烟羽中深色棕碳的大气过程及辐射效应示意图 | 
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