野火燒不盡，“沙塵”生又生

近年來，全球諸多地區發生了不同程度的野火，對全球氣候和生態產生了嚴重的影響。

最近，北京大學物理學院大氣與海洋科學系研究員俞妍與合作者考察了全球逾15萬次大面積、持續性的野火事件，發現其中逾90%的事件導致了植被覆蓋顯著降低，超過一半的野火在燃燒結束后的兩個月內沙塵濃度顯著升高。在全球變暖的趨勢下，干旱—野火—沙塵這一聯合災害在全球諸多地區有可能繼續加劇。相關研究成果于10月17日發表在《自然—地球科學》雜志。

“野火是發生在自然植被類型上的生物質燃燒現象，是陸地生態系統的主要擾動源和天然氣溶膠的主要自然排放源之一，影響全球碳循環、氣候和經濟社會。”俞妍告訴《中國科學報》。

理論上，熊熊燃燒的野火破壞植被，導致裸土面積增加，進而因“摩擦”減小使得近地面風速上升，“狂風大作”的可能性迅速增加。此外，野火燃燒掉有機質，降低了土壤粘結力和土壤濕度。這些，為野火后的沙塵排放營造了“適宜”的陸面和大氣條件。

那么，實際是否存在野火后沙塵排放的現象？全球哪些地方有這樣的現象？野火后沙塵排放的強度和頻率受哪些因素驅動呢？

過去，研究者利用地面觀測資料捕捉到美國西部愛達荷州2010年7月一次野火后沙塵排放的現象。不過，由于地面觀測的時間和空間覆蓋率極低，如果要將北美情形推廣到全球，需要建立很多類似觀測站，技術上難以實現。

因此，俞妍團隊采用了從2003年到2020年、時間分辨率為每日或每周、空間分辨率不低于10公里的覆蓋全球的衛星遙感資料，其中包括燃燒火點、氣溶膠濃度和光學性質、植被綠度、土壤濕度等產品。

研究者從燃燒火點出發，識別大面積、持續性的生物質燃燒事件，在這些事件結束后的60天范圍內，尋找植被覆蓋顯著降低的信號，在植被降低的時空范圍內繼續尋找沙塵濃度顯著升高的信號，并剔除了燃燒煙塵對于沙塵信號的干擾。

研究發現，野火后沙塵排放主要發生在非洲稀樹草原地區、美國西部、亞馬遜以南的南美地區、澳大利亞、中亞、喜馬拉雅山脈南側和中南半島以及東北亞地區。

野火后沙塵排放可持續幾天到幾周，由此導致的沙塵濃度最大值可接近干旱半干旱地區（如撒哈拉沙漠和塔克拉瑪干沙漠）沙塵暴發生時的沙塵濃度。進一步研究表明，野火后沙塵排放的強度主要取決于野火燃燒面積和持續時間、以及野火后植被破壞程度。從2003到2020年，伴隨著地區性野火時空范圍擴大，野火后沙塵排放持續時間在全球多地呈現顯著增加趨勢。

研究人員發現，在全球變暖的趨勢下，很多地區將面臨更頻發、更持久的干旱，干旱伴隨高溫熱浪導致其野火燃燒面積和強度也將進一步上升。

“干旱、野火、沙塵產生連鎖反應，產生了氣象生態聯合災害現象。與發生在沙漠等地區相比，發生在有植被覆蓋的區域，由于在空間上與人類活動更接近，因此導致的沙塵暴對人類社會的影響很可能更大，這一聯合災害在全球很多地區都有可能繼續加劇。”俞妍表示。

談及研究初衷時，俞妍表示，2021年上半年，研究團隊開展了關于氣候變率如何調控澳大利亞沙塵排放的研究，發現2019年末到2020年初澳大利亞東南部沙塵濃度是往年同期的兩倍以上，而這一地區通常不是沙塵排放的熱點地區。這使她聯想到2019年末到2020年初，澳大利亞東南部發生了創紀錄的極端大火，沙塵濃度異常升高的區域似乎正好是極端大火的區域。

“我研究了區域內每個10公里格點燃燒發生、植被綠度、沙塵和煙塵氣溶膠濃度的時間序列，發現，這數千個時間序列似乎都指向野火后植被覆蓋降低、沙塵濃度升高這一現象。接著我把研究區域擴大到全球，這才有了這一全球性的發現。”俞妍說。

研究還提出了潛在的空氣質量雙重威脅，即野火產生的煙塵和燃燒后產生的沙塵。這啟示我們，在野火發生時和發生后，特別是在持續干旱條件下，需要持續防范顆粒物污染。

不過，俞妍表示，由于目前遙感資料的時間和空間分辨率還比較低，以及遙感產品本身存在的一些不確定度，我們對于野火后沙塵排放的這項研究只能稱為半定量。接下來需要利用更精細的衛星遙感（比如我國風云系列衛星），結合地面觀測、模式模擬，量化野火后沙塵排放量、對空氣質量的影響，以及對區域和全球氣候的作用。期待能與國內外相關的課題組進行合作，也希望在未來的研究中能多多應用我們的國產衛星資料。