2016年8月23日，學(xué)術(shù)刊物自然出版集團(tuán)旗下子刊《Nature Communications》雜志在線發(fā)表了*西北研究院冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、青藏高原地球科學(xué)創(chuàng)新中心康世昌研究員題為Sources of black carbon to the Himalayan–Tibetan Plateau glaciers的研究論文。論文通過對跨越喜馬拉雅山脈中段兩條監(jiān)測斷面及青藏高原的8個(gè)臺(tái)站氣溶膠樣品和8條冰川雪坑樣品的黑碳同位素組成分析，給出了該地區(qū)黑碳來源的證據(jù)。李潮流副研究員為*作者，康世昌研究員為通訊作者。

黑碳由化石燃料和生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生。由于強(qiáng)烈的吸光性，黑碳是僅次于CO2的zui重要的大氣升溫因子;同時(shí)，黑碳沉降到冰凍圈表面(如冰川、積雪、海冰等)，可以降低雪冰表面反照率，進(jìn)而導(dǎo)致雪冰的加速消融。由此，黑碳的研究已成為氣候變化的一個(gè)熱點(diǎn)問題。喜馬拉雅山脈和青藏高原被稱為世界的“第三極”，是中低緯度冰川分布zui為集中的區(qū)域，是亞洲大江大河的發(fā)源地，也是氣候變化zui敏感的地區(qū)之一。由于毗鄰東亞和南亞兩個(gè)zui大的黑碳排放源地(圖1)，青藏高原的大氣和冰川受到了上述兩個(gè)地區(qū)排放黑碳的影響。黑碳引起的大氣升溫和冰川加速消融，將影響到亞洲區(qū)域的水資源，可能引發(fā)一系列嚴(yán)重的環(huán)境和社會(huì)問題。目前，基于黑碳含量、大氣傳輸模型和排放因子等對該地區(qū)黑碳的來源研究還存在很大的不確定性，對黑碳的化石燃料和生物質(zhì)燃燒的貢獻(xiàn)不清楚，限制了減緩黑碳排放的政策制定。

該研究通過對喜馬拉雅山脈和青藏高原大范圍的采樣，利用黑碳的14C組成分析了黑碳的化石燃料和生物質(zhì)燃料的相對貢獻(xiàn)。發(fā)現(xiàn)位于尼泊爾南部的藍(lán)毗尼站(LM)的氣溶膠黑碳同位素組成與之前報(bào)導(dǎo)的南亞數(shù)據(jù)一致，隨著海拔的升高和大氣黑碳含量的降低，黑碳的生物質(zhì)燃燒貢獻(xiàn)逐漸增大(圖2a)。雪坑中黑碳的同位素組成在區(qū)域上有顯著差異：在高原東北部的祁連山老虎溝12號(hào)冰川(LH)雪坑中，黑碳具有zui大的化石燃料貢獻(xiàn)(66%)，這一數(shù)據(jù)與中國東部的數(shù)據(jù)比較接近;喜馬拉雅山脈南坡的Thorung冰川(TH)雪坑中黑碳的化石燃料貢獻(xiàn) (54%)與南亞的比率一致;高原中部的小冬克瑪?shù)妆?TG)黑碳主要來自生物質(zhì)燃燒(約70%)(圖2b)。因而，不論是氣溶膠還是雪坑均顯示從高原邊緣到內(nèi)部生物質(zhì)燃燒對黑碳的貢獻(xiàn)逐漸增大。因此，生物質(zhì)燃燒排放的黑碳對青藏高原環(huán)境和氣候具有更大的作用。此外，綜合分析14C和13C的組成進(jìn)一步區(qū)分了不同冰川區(qū)生物質(zhì)、煤和液態(tài)化石燃料燃燒排放黑碳的相對貢獻(xiàn)(圖3)。

這些結(jié)果不僅明確界定了喜馬拉雅山脈和青藏高原地區(qū)不同燃料對黑碳的貢獻(xiàn)，可以為黑碳的大氣傳輸模擬研究提供驗(yàn)證數(shù)據(jù)，更重要的是為相關(guān)國家制定黑碳減排政策提供明確的指導(dǎo)。

圖1 采樣點(diǎn)位置(三角代表氣溶膠采樣點(diǎn);圓形代表冰川采樣點(diǎn))。背景顏色代表黑碳的排放量。

圖2 a: 跨越喜馬拉雅山脈中部兩個(gè)斷面的大氣黑碳含量和化石燃料貢獻(xiàn)的比率;b: 雪坑黑碳的化石燃料貢獻(xiàn)比率。

圖3 生物質(zhì)燃料(綠色)、煤(褐色)和液態(tài)燃料(黑色)燃燒排放對雪坑黑碳的相對貢獻(xiàn)。箭頭代表不同區(qū)域的黑碳來源。