在全球变暖的大背景下，全球野火正变得越来越活跃，特别是在美国、澳洲等地，野火的发生频率显著升高、燃烧面积扩大、持续时间延长，屡破新纪录。作为自然气溶胶的主要排放源之一，传统观点普遍认为野火只会对空气质量产生负面影响。然而，研究团队在一次偶然梳理极端野火期间的全球大气细颗粒物（PM2.5）监测站数据时，敏锐捕捉到一个与常识认知相悖的“反常”现象：当美国西部发生极端野火，受直接影响的西部区域PM2.5浓度会显著上升，但令人意外的是，在千里之外的东部地区，PM2.5浓度反而呈现下降趋势，且与西部增幅相当。这种“西升东降”的现象并非随机出现，而是与美国西部野火释放的热量峰值存在一定的时间差——西部野火最旺盛（释放热量最多）后的1至2天，东部的PM2.5浓度出现最显著的下降。为了进一步验证该现象，研究团队分析核查了多套PM2.5数据集，结果都惊人的一致。
研究分析发现：局地野火释放的逐日热量通量最大可达约263 W/m²。如此庞大的热量足以改变局部大气的温度、湿度，甚至触发强对流天气，而对流又恰似一颗投入湖面的“石子”，在大气这一广阔的“湖面”上激起层层涟漪，进而对千里之外的天气状况产生连锁影响。为了验证“野火释放的热量影响远方空气质量”的核心猜想，研究基于地球系统模式，设计了严谨的大气模拟试验，设置了三组对照试验，形成清晰变量对比。试验结果显示，只有同时纳入气溶胶和热量的第三组试验，才能准确模拟出美国西部野火发生时，西部PM2.5上升、东部PM2.5下降的实际观测现象。这说明野火释放的热量是东部PM2.5浓度下降的核心主导因素。
西部野火释放的热量，究竟如何跨越千里影响东部空气质量？研究团队通过追踪大气环流的变化，成功勾勒出了一条清晰完整的机制作用链：首先，西部野火燃烧释放的大量热量，成为触发局部强对流的“引擎”。其产生的降水会显著消耗原本向美国中部输送的水汽；水汽输送的减少直接导致了美国中部区域陷入干燥少云的状态，进而引发中部近地层气温升高与低压异常。而中部的低压异常又进一步为美国东部的气旋生成创造有利条件，并推动东风异常。因此，一方面，东部气旋异常有助于增强对流性降水，进而导致“湿清除”作用增加，同时，对流降水还可以抑制层云二次气溶胶的生成。双重作用下PM2.5浓度显著下降；另一方面，东风异常会形成一道“屏障”，有效抑制西部野火释放的气溶胶向东部扩散。至此，野火热量跨区域影响空气质量的完整路径得以明晰。这项研究不仅揭示了地球系统中“小区域热源-大尺度气候”的隐秘关联，更直接关乎到人类对野火影响的认知。
SP-CESM中CRM域火热实施示意图
（A）美国西部地区极端野火发生时，基于站点观测的PM2.5浓度异常；（B）地球系统模式在额外考虑火的热量后模拟结果
核心PI
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复旦大学
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1、地球系统模式研发与应用
2、气溶胶-云-降水-气候相互作用
3、野火及其环境气候效应
4、土地利用和土地覆盖变化及其环境气候效应
1、国家重点研发计划课题，海冰模式和海-冰-气相互作用的模拟与评估，2022-2027，承担；
2、国家自然科学基金面上项目，降水对气溶胶湿沉降的影响 特征及其模拟改进 ，2025-2028，承担；
3、国家自然科学基金面上项目，基于超级参数化的次网格显式陆气通量交换及其对对流参数化的改进，2020-2023，承担；
4、国家自然科学基金青年科学基金项目，大气环流模式层云和对流过程混合云冰晶异质核化改进及其对东亚地区降水模拟的影响，2017-2019，承担；
5、国家重点研发计划，高分辨率全球气候模式大气物理过程参数化研发和应用，2017-2022，参与；
6、国家重点研发计划，基于高分辨率气候系统模式的无缝隙气候预测系统研制与评估，2017-2022，参与；
文章信息：
上述研究成果发表于国际顶级期刊《Science》。复旦大学大气与海洋科学系博士生马启涵和中国科学院地球环境研究所魏麟懿副研究员为论文共同第一作者，复旦大学大气与海洋科学系王勇教授为文章通讯作者。该研究得到科技部重点研发项目和国家自然科学基金委资助。
论文发表：
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