东南亚生物质燃烧增加以炭质黑碳为主

火烟为何关系到我们的气候

每到旱季，东南亚大面积地区常被农作物焚烧和森林火灾产生的烟霾笼罩。那层烟雾富含微小的炭黑颗粒，会加热大气并影响人类健康。然而气候模型长期以来难以匹配空气中实际存在的“黑碳”量及其吸收太阳辐射的强度。本研究揭示了问题的一块缺失拼图：区域性火源导致的黑碳增加，大部分并非来自传统意义上的烟炭（soot），而是来自一种研究较少的形态——称为炭（char），它在大气中的行为与烟炭显著不同。

火烟中的两类黑碳

在气候模型中，黑碳通常被视为单一物质，但实际烟雾更为复杂。植物材料或燃料燃烧时可形成两种主要类型的黑色颗粒。炭是在燃烧早期形成的，当有机物受热但未完全燃尽时留下的固体残留物；烟炭（soot）则在更高温的火焰中、由碳丰富的微小颗粒链形成。炭通常更趋向球形、对光的吸收能力较弱，而烟炭吸光更强。通过专门的热-光学测量，研究人员能够分别识别并区分在泰国北部一处城市站点与一个乡村村庄采集到的烟雾中这两种成分。

东南亚火情主要增加的是炭

研究团队在强烈燃烧季（2月–4月）与相对平静的湿季（6月–9月）期间监测了细颗粒物污染。他们发现随着火情加剧，炭的浓度上升超过五倍，而烟炭的变化仅为轻微波动。在高燃烧季节，炭在黑碳混合物中明显占主导，尤其在更接近开阔田地和森林火源的乡村站点。炭与烟炭的比率在多雾月份远高于雨季，表明开阔地焚烧是主要来源。相比之下，居民生活燃烧和车辆尾气产生的则是较为平衡的炭与烟炭混合。这种季节性变化表明，火情一旦加剧，空气中黑碳的类型会显著向炭倾斜。

炭吸光较弱，但模型把它误当作烟炭

为估算这些颗粒吸收多少阳光，作者将现场测量与可区分化石燃料与生物质燃烧来源的放射性碳分析相结合。随后他们使用统计模型为来自不同来源的炭与烟炭分配吸光强度。结果呈现出清晰模式：生物质燃烧产生的炭每单位质量吸光远低于化石燃料来源的炭，也低于任何来源的烟炭。然而大多数气候模型假定所有黑碳在吸光行为上都类似于烟炭。这意味着模型不仅漏算了火源中大量以炭为主的排放，还把这些缺失的炭赋予了类似烟炭的光学特性，从而高估了它们的增温效应。

缺失的炭如何扭曲气候估算

研究者随后将基于现场的炭与烟炭数据输入到最先进的大气模型中。将标准模型输出与观测数据对比时，化石燃料来源的黑碳吻合良好，但生物质燃烧来源的黑碳被严重低估——在多烟季约低估三倍，在湿季低估高达十倍。仅纠正黑碳总质量便大致使对东南亚大陆的直接增温效应估计翻倍。但当他们同时修正吸光强度以反映炭较弱的吸收能力时，计算出的增温量又有所回落。这表明仅仅放大黑碳排放量而不调整其光学行为，可能导致另一种方向的误差。

对日益多发火灾的变暖世界意味着什么

放眼东南亚以外，作者汇编了多地区的数据发现了更广泛的规律：随着生物质燃烧变得更强、炭在黑碳中占比上升，黑碳的平均吸光效率往往下降。换言之，更多的火情可能会导致空气中黑碳颗粒数量增加，但由于炭占优，这些颗粒平均上吸收阳光的能力可能更弱。这并不抵消它们的增温效应，但会在程度上调和并增加预测的复杂性。研究结论是：为了评估气候影响并制定有关火灾与空气质量的政策，科学家和模型制作者必须分别追踪炭与烟炭、在排放清单中包含富炭排放，并为每种亚型分配现实的光学特性。只有这样，针对火灾驱动的增温估计，才能跟上未来大规模野火和有意焚烧可能更常发生的现实。

引用: Song, W., Zhang, Y., Gao, M. et al. Biomass burning increase in Southeast Asia is dominated by char black carbon. Commun Earth Environ 7, 359 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03431-0

关键词: 黑碳, 生物质燃烧, 东南亚, 气候强迫, 气溶胶颗粒