黑碳（Black Carbon，BC）是大气气溶胶的重要组成部分，主要来源于化石燃料和生物质的不完全燃烧。由于其具有很强的吸光能力，黑碳不仅能够直接影响地球辐射平衡，还会在沉降到冰雪表面后降低反照率，增强太阳辐射吸收，从而加速积雪和冰川消融。北极地区对气候变化极为敏感，因此准确评估历史黑碳排放及其气候效应，对于认识北极增暖机制具有重要意义。然而，目前广泛使用的历史黑碳排放清单主要基于能源统计和排放因子构建，尤其对于20世纪中期以前的排放量仍存在较大不确定性。

针对这一问题，中国科学院地球环境研究所韩永明研究员和李国辉研究员团队，结合中国多个湖泊沉积物记录与CESM气候模式模拟，重建了我国近百年来黑碳沉降变化历史，并评估了历史黑碳排放低估可能产生的气候影响。研究发现，全国多个湖泊沉积记录显示，在20世纪上半叶，沉积物中的烟炱（soot）沉降通量整体保持稳定，而现有排放清单驱动的模式模拟结果普遍低于沉积记录结果，而这种低估可能是因为目前广泛采用的历史排放清单低估了早期黑碳排放水平。

进一步地，研究团队利用湖泊沉积记录约束历史黑碳排放，并构建增强排放情景开展数值模拟。结果表明，修正后的历史黑碳排放能够显著增强北纬60°以北地区春季和夏季的辐射效应，导致区域地表温度升高，并促进北极积雪消融。其中，北极地区平均地表温度升高约0.13 K，大气顶净太阳辐射增加约1.05 W m^-2；在部分高纬地区，夏季局地增温甚至可达1.5 K。研究表明，历史黑碳排放的不确定性可能影响北极能量平衡和气候演变过程，对气候模拟结果产生重要影响。

该研究将中国湖泊沉积物记录与地球系统模式模拟相结合，为约束历史黑碳排放提供了新的证据。研究结果表明，地质记录能够有效补充现有排放清单的不足，并为评估黑碳对北极气候变化的长期影响提供重要依据。这一研究也为利用短寿命气候污染物减缓气候变化提供了新的科学认识。

相关研究成果发表于Communications Earth & Environment。中国科学院地球环境研究所贡雪红博士为论文第一作者，韩永明研究员和李国辉研究员为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金项目（42221003）资助。

论文链接：

Xuehong Gong, Yongming Han, Chongshu Zhu, Tzung-May Fu, Qiyuan Wang，Dewen Lei, Jiaoyang Yu, Ruonan Wang, Zhisheng An, Guohui Li. Sediment records reveal elevated black carbon emissions potentially amplifying Arctic snowmelt[J]. Communications Earth & Environment, 7,652, https://doi.org/10.1038/s43247-026-03654-1, 2026.

图1 湖泊沉积记录与CESM2模拟结果对比

图2 历史黑碳排放增强后引起的全球地表温度和辐射响应