科技日报记者 陈曦 通讯员 赵晖
记者7月24日从天津大学获悉，该校朱佳雷、傅平青教授联合清华大学张强教授，采用自主研发的地球系统模型，首次在全球范围内系统分析了工业革命以来农田扩张对自然有机气溶胶（SOA）及其气候效应的影响。研究创新性地将复杂的SOA形成机制纳入模型，揭示了人类农业活动如何通过改变土地覆盖来影响大气成分和气候变化。相关研究成果近日发表在《自然·地球科学》上。
据介绍，工业革命以来，为满足粮食需求，全球森林和草地大规模转为农田。传统研究主要关注这种转变对碳储存、反照率和水循环的影响。然而，植被释放的挥发性有机物（VOCs）是形成二次有机气溶胶的重要前体。SOA通过直接影响太阳辐射和改变云特性，对气候系统产生重要冷却作用。这种“降温屏障”因森林减少而受损的程度及其对气候的影响，此前长期被忽视。
此次科研团队利用被纳入复杂SOA形成机制的地球系统模型研究发现，耕地扩张显著改变了全球植被类型分布，工业革命以来全球耕地增长约2.7倍，导致SOA关键前体物排放减少约10%，全球SOA总量同步下降10%，进而显著削弱其辐射降温能力。
不同植被类型转化贡献差异显著：常绿阔叶林减少占SOA下降的50%，面积减少最多的草地影响微弱。耕地扩张使SOA净降温作用减少11%，产生的净增温效应相当于抵消同期大气CO₂增温效应的8%。更严峻的是，在气候变暖与空气污染减轻的未来情景下，相同耕地扩张的增温效应将比当前增强约50%，主因是森林VOCs排放对升温的响应及清洁大气背景下SOA云效应的放大。
该研究首次系统揭示了耕地扩张通过破坏“自然冷却屏障”加剧全球变暖的新机制。傅平青指出：“这项研究警示我们，在制定粮食安全与气候政策时，必须同时考虑土地利用变化对‘碳账本’和‘气溶胶降温账’的双重影响。”
研究建议，保护和恢复森林生态系统不仅能固碳，还能维持重要的自然降温功能，这一“非碳”效益在未来气候变暖背景下将愈发珍贵。该成果为国家制定碳中和战略和土地管理政策提供了重要科学依据，也为全球气候变化的预测和应对提供了新思路。
（天津大学供图）
