蘭大黃建平團隊提出氣候變化研究新視角

　　 今夏各地頻發高溫、暴雨，北美爆發森林大火，全球變暖引發的極端天氣再次給人類敲響氣候變化的警鐘。

　　“過去我們一直關注二氧化碳濃度快速上升，卻忽視了大氣中氧濃度的變化。”蘭州大學大氣科學學院黃建平教授對記者說。目前，大氣中氧氣濃度下降的速度是二氧化碳上升速度的兩倍，假定二氧化碳排放維持高排放情景，預計本世紀末，年氧氣消耗將從現在的39Gt（1Gt=109t）增加到約100Gt。該成果于2018年8月在線發表于《科學通報》（英文版）。

　　近百年來，全球氣候系統正經歷著以全球變暖為主要特征的顯著變化。在科學界密切關注大氣中二氧化碳濃度迅速增加對全球氣候、生態系統的影響時，我們卻忽視了大氣中另一個主要成分——氧氣的變化。氧氣作為地球大氣最重要的組分之一，在全球生物化學循環中扮演重要角色，是維持人類及多數生命體各項生理活動的第一需要。然而，國際上對地球系統中氧循環的研究仍十分有限。

　　2017年，一個偶然的靈感使黃建平開始關注大氣中的氧含量。通過研究全球9個站點1989年至今的觀測資料，研究小組發現，大氣中被認為“取之不盡、用之不竭”的氧氣，正以二氧化碳濃度上升速度的兩倍下降。“這是不可忽視的問題，值得我們警惕。”中國科學院院士、我國著名氣候動力學家吳國雄說，國際上很關注碳循環，也有做碳氮循環的相關研究，而氧循環是一個全新的研究領域，值得我們深入研究。

　　工業革命以來，大規模的化石燃料燃燒、人口增長、過度放牧、城市擴張等人類活動大大增加了氧氣的消耗量，這使得長期維持的氧氣收支平衡被打破，氧氣虧損正在增大。黃建平教授及團隊根據歷史觀測與數值模擬資料，對氧氣產生和氧氣消耗過程進行了定量估算，并預估了其未來的變化。結果顯示，目前陸地和海洋生態系統氧氣產量僅約17.8Gt，而全球耗氧總量每年已達39Gt，其中，化石燃料燃燒年約消耗25Gt氧氣，是氧氣濃度下降的主要原因。人類活動所消耗的氧氣遠遠高于生態系統產生的氧氣，這造成大氣中氧氣含量正以每年約21.2Gt的速度降低（每年約4ppm），是二氧化碳濃度上升速度的2倍左右。若不盡快采取措施，本世紀末大氣中氧氣將每年減少約100Gt（每年約18ppm）。

　　黃建平表示，如果將地球氣候系統比作人體，目前氧氣濃度下降對地球的影響可以用“癌癥”形容。缺氧導致土地“癌化”，“癌化”土地的擴張會吞噬人類賴以生存的健康土地。土地失去植被，就會中斷人類賴以生存的食物鏈，也將喪失存儲地下水的能力，降水量隨之減少，形成沙漠和干旱區。如果沒有人為改善，沙漠會繼續向周邊蔓延，這種情況如同人類的癌細胞，汲取周圍健康細胞的營養，并瘋狂地擴散，最終危及人類的生命。如果人類不及時控制化石燃料燃燒，本世紀末，全球健康土地將僅剩23%，癌化及死亡土地分別為40％和21%。不僅如此，土地癌化還將導致生物多樣性減少，對鳥類及哺乳動物威脅的貢獻達42.2%和31.1%。

　　雖然目前氧氣濃度的下降尚未對人類健康造成顯著威脅，但我們賴以生存的環境和呼吸的空氣正悄然間發生巨大的變化。北京師范大學“千人計劃”特聘教授李占清表示，從科學探索領域來講，這是非常有趣的命題，值得研究。從人類發展角度看，如果我們一直持續現在的生活方式，會造成地球環境顯著的變化。

　　吳國雄院士指出，關于整個氧循環系統，未來還有很多方向需要研究，比如，海洋與陸地的氧收支，工業、人類、生物耗氧量的細分等等。黃建平表示，團隊將進一步細化、完善研究方向，計劃用三到五年時間，申請國家項目支持，通過IUGG（國際大地測量和地球物理學聯合會）推動全世界合作觀測氧的變化，并促使氧循環成為中國科學家領導的國際大科學計劃。

　　黃建平表示，建設生態文明，不僅僅要減排，更要建設一個能夠自我恢復的生態系統。地球是人類的共同體，我們都要愛護。目前，人類正在無情地消耗地球幾十億年進化過程中所累積的氧氣，這些變化終將威脅人類的生存，應當引起科學界和各國政府的高度重視，并盡快擬定應對方案。