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南京信息工程大学硕士研究生以第一作者身份在《Nature Communications》发文揭示气溶胶减排的空间优化可以大幅缓解短期气候变暖风险研究

2026-05-09 13:02:52

近日，实验室杨洋教授团队在缓解清洁空气政策引发的短期气候变暖风险方面取得重要进展，相关研究成果以“Strategizing emission cuts in China to mitigate short-term warming from clean air policies”为题，发表于国际顶级期刊《Nature Communications》。该研究揭示了碳中和背景下气溶胶减排的空间优化策略，可以大幅缓解清洁空气政策带来的短期气候变暖风险，为中国碳中和与大气污染治理提供了关键科学依据。南信大硕士研究生朱亦彤为论文第一作者，杨洋教授为通讯作者。

为改善空气质量和实现气候目标，未来气溶胶排放预计将大幅减少。团队前期研究已发现，全球气溶胶减少可能会由于其冷却作用减弱而产生意外的变暖效应（Wang, Yang* et al., Nat. Commun., 2023），并提出减少黑碳类吸收性气溶胶（Yang* et al., Sci, Bull., 2023）、海洋云增亮地球工程（Yang* et al., Sci, Bull., 2025; Yu, Yang* et al., Commun. Earth Environ., 2026）等缓解路径。

本研究以二氧化硫排放为例，基于气溶胶-云相互作用的非线性关系，尝试优化减排的空间布局来缓解增温效应。其核心原理在于，云滴数浓度对气溶胶变化的敏感程度在污染地区小于清洁地区：云滴形成由气溶胶云凝结核数量与上升气流水汽供应共同决定，清洁地区气溶胶浓度低，云滴数浓度主要受气溶胶控制，对其变化十分敏感；而污染地区气溶胶充足，在云滴活化过程中，水汽易被快速消耗，过饱和度成为限制因素，云滴对气溶胶变化的敏感性显著降低。

图1 碳中和减排和动态优化减排下有效辐射强迫变化示意图

团队基于2001-2020年中国多尺度排放清单模型（MEIC）的人为SO₂排放数据，整合MODIS卫星反演的气溶胶、云属性数据与CERES辐射数据，构建气溶胶指数（AI）、云滴数浓度（N_d）与ERF_aci的估算体系；其次结合碳中和路径下DPEC框架设定未来排放情景，在保持全国总减排量不变的前提下，设计对照试验，分别对SO₂排放前20%、10%、5%的高排放区域实施重点减排，并通过二分迭代法确定逐年排放阈值，将减排行动从相对清洁、中度污染区域转移至高污染区域，实现减排的空间优化；最后，利用GEOS-Chem大气化学模型，模拟原始减排与动态优化减排情景下ERF_aci的变化，区分气溶胶-云与气溶胶-辐射过程的贡献，完成方案验证。

主要研究结果如下：

(1) 在碳中和路径下，全国SO₂大幅度减排会显著减弱气溶胶冷却效应，导致云凝结核减少、云滴数浓度下降，ERF_aci大幅上升。2030年中国区域平均ERF_aci较2020年增加0.89 W m^-2，2060年可达3.03 W m^-2，叠加温室气体效应会加剧短期气候变暖。

(2) 利用气溶胶-云相互作用的非线性特征，优先在高排放区域实施针对性减排，能显著降低ERF_aci的上升幅度。2030年，区域平均ERF_aci增幅可从0.89 W m^-2以上控制到0.02 W m^-2以内；到2060年，增温效应可被削弱约三分之二，气候变化缓解效果非常显著。

(3) 动态优化减排策略在实现同等全国总减排量的前提下，PM_2.5改善效果与预期目标基本一致，不会以牺牲空气质量为代价。研究也证实优化策略的气候收益主要来自气溶胶-云相互作用过程的改变，而非气溶胶直接辐射效应，这为我国减污降碳政策的实施提供了全新的科学依据。

图2 碳中和情景下中国SO₂减排造成的ERF_aci变化

图3 动态减排策略下SO₂减排引起的ERF_aci变化

论文信息

Zhu, Y., Jia, H., Li, H., Wang, H., Wang, P., Liao, H., and Yang, Y.*, Strategizing emission cuts in China to mitigate short-term warming from clean air policies, Nat. Commun., https://doi.org/10.1038/s41467-026-72190-5, 2026.

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