生物质燃烧是地球系统中的关键过程,对陆地生态系统、大气气溶胶及全球碳循环产生深远影响。青藏高原被誉为“亚洲水塔”,其冰川系统变化直接影响下游数十亿人口的水资源安全,但由于高原地区观测时间跨度短、古环境档案资料相对匮乏,缺少长期、高分辨率的生物质燃烧排放记录,制约了对火灾演变规律及其驱动机制的认识。过往研究基于该地区冰芯(黑碳、左旋葡聚糖)、黄土/湖泊沉积(炭屑、黑碳)等记录,揭示了全新世晚期火灾驱动机制转变,但主要集中于青藏高原中东部地区,在对气候变化高度敏感的西部地区,相关研究相对薄弱,缺少直接反映生物质燃烧的冰芯炭屑记录(图1)。
本研究获取了青藏高原西部崇测冰芯上部30.5m的炭屑记录,重建了1935-2012年研究区生物质燃烧排放历史,发现1970年代以后生物质燃烧排放显著增加(图2)。基于HYSPLIT后向轨迹模型识别了炭屑排放源区,并且通过全球火灾排放数据库(GFED)验证了总炭屑通量是生物质燃烧排放的可靠代用指标(图3)。与花粉记录、气候(CRU)、土地利用(HYDE)等数据综合分析,揭示了1970年代以来,生物质燃烧排放由气候—植被自然调控转变为农业燃烧等人为活动主导(图4)。此外,研究表明,生物质燃烧是崇测冰芯黑碳的主要来源,表明人为火灾加剧了青藏高原吸光性气溶胶沉降,从而可能加速冰川消融(图5)。
研究团队首次利用青藏高原冰芯炭屑记录重建了生物质燃烧排放历史,这一成果不仅使该地区冰芯炭屑研究更加系统和深入,也为冰芯炭屑的生态解释奠定了理论基础。该研究整合了冰芯学、孢粉学、气候学以及土地利用/覆盖变化等多学科方法,揭示了青藏高原西部地区生物质燃烧排放的驱动机制从气候—植被自然调控向人为活动主导的根本转变。上述成果为理解历史时期火灾演变规律及其对“亚洲水塔”冰川系统影响提供了重要的科学依据。

图1. 青藏高原古火研究代用指标记录的空间分布

图2. 崇测冰芯总炭屑通量与冰芯积累率和总花粉积累率的对比

图3. 总炭屑通量与生物质燃烧排放的空间相关性

图4. 1935—2012年生物质燃烧排放的气候—植被驱动因素
图5. 生物质燃烧对冰芯黑碳沉积的贡献
本研究以The First Tibetan Ice Core Charcoal Record Reveals Anthropogenic Fire Acceleration Since the 1970s为题发表于Nature index期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres。有爱爱 博士研究生黄壬晖为第一作者,侯书贵教授、马春梅教授为共同通讯作者。参与研究人员还有柳晓倩、张王滨、吴霜叶、庞洪喜等师生学者,成果受国家自然科学基金创新研究群体项目 (42021001)、国家自然科学基金重点项目 (41830644)、国家自然科学基金重大研究计划培育项目 (91837102)、国家重点研发计划(2023YFF0805300, 2023YFF0804700)等联合资助。
论文信息:Huang, R., Ma, C., Liu, X., Zhang, W.,Wu, S., Pang, H., & Hou, S. (2026). The first Tibetan ice core charcoal record reveals anthropogenic fire acceleration since the 1970s. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 131, e2025JD045624. //doi.org/10.1029/2025JD045624

