平流层气溶胶虽然数量不多，却能够影响地球辐射收支和大气化学过程，因此是理解气候变化的重要组成部分。过去，人们往往将平流层背景气溶胶与硫酸盐联系起来，并重点关注火山喷发等强烈事件的影响。然而，在没有大型火山喷发和极端野火扰动的“背景时期”，平流层气溶胶究竟来自哪里、由什么组成，长期以来仍缺乏全球尺度的认识。尤其是在热带地区，由于对流层顶高度很高，常规飞机难以进入相应高度开展长期观测，使得下平流层气溶胶的直接测量十分有限。此前的局地飞机观测已经发现，热带对流层顶附近存在大量有机气溶胶，但这些有机物是否具有全球普遍性、来自何处，以及如何进入平流层，仍存在较大不确定性。

近日，中国科学院大气物理研究所联合暨南大学、兰州大学、NCAR、NOAA和科罗拉多大学围绕背景平流层气溶胶的来源与组成开展研究，研究团队综合了九次飞机航测、卫星遥感资料以及全球气溶胶—气候模式CESM1-CARMA，系统分析了亚洲、南美洲、中非和印度尼西亚—澳大利亚等主要季风区上对流层—下平流层气溶胶的浓度、组成及输送过程，揭示了一个长期被低估的自然过程：来自森林和植被的生物源排放，可借助全球季风深对流进入上对流层和下平流层，并形成大量二次有机气溶胶。研究表明，这类生物源二次有机气溶胶约占全球年平均背景平流层气溶胶质量的40%，表明全球季风系统在连接地表生物圈与平流层大气之间发挥着重要作用。相关成果发表于Nature Geoscience，题为“Persistent contribution of biogenic emissions to lower stratospheric aerosols via global monsoon convections”。 

多套相互独立的飞机观测给出了高度一致的结果（图1）。例如，在亚洲夏季风区15—18千米高度，有机物可占气溶胶质量的约50%—70%；在南美季风区，不同观测任务表明有机物通常贡献上对流层—下平流层气溶胶质量的约60%—80%。这些观测共同说明：有机物并非下平流层气溶胶中的“小配角”，而是一个不可忽视的重要组成部分。 

卫星观测和模式模拟还显示，除了此前受到广泛关注的亚洲夏季风气溶胶层，在南美洲、中非和印度尼西亚—澳大利亚等热带季风区的下平流层，同样存在明显的气溶胶增强现象，并可延伸至约18.5 km高度。

图1. 飞机航测的气溶胶廓线。

研究发现，这些生物源有机物进入高空主要存在两条路径：一部分首先在低层大气中氧化形成低挥发性有机物，随后随对流向上输送，并在寒冷的上对流层—下平流层凝结成颗粒；另一部分则可以直接被深对流抬升到中上对流层后再发生氧化，并形成二次有机气溶胶。数值试验显示，在200 hPa以上发生的生物源挥发性有机物氧化，可贡献热带不同区域上对流层—下平流层生物源二次有机气溶胶质量的约20%—50%。被抬升至对流层顶附近的气溶胶随后又可进一步受到Brewer-Dobson环流和纬向混合的影响，向更高、更广的平流层区域扩散（图2）。

图2. BVOCs影响上对流层下平流层气溶胶的示意图。

在经过多套飞机观测约束后，研究估算全球由对流层进入平流层的生物源二次有机气溶胶通量约为0.42—0.72 Tg yr⁻¹。这一数值比过去20年平均火山气溶胶注入量高约5%—90%。与此同时，虽然生物源二次有机气溶胶在低层大气总气溶胶中的占比仅约5%，进入上对流层—下平流层后，其比例可上升至约50%，最终约占全球背景平流层气溶胶质量的40%。

这一结果并不意味着生物源气溶胶可以简单“替代”火山气溶胶的气候作用，而是说明：在没有大型火山喷发的背景条件下，地表生态系统通过季风深对流持续向平流层输送有机物，是维持背景平流层气溶胶的重要自然过程。更重要的是，这种联系将地表生态系统、季风活动和平流层气溶胶置于同一条物质循环链条之中。由于植被覆盖、土地利用和气候变化均可能改变生物源挥发性有机物排放及季风对流强度，未来地表生态环境的变化也可能通过这一通道影响平流层气溶胶负荷，并进一步作用于地球辐射收支。

该研究突破了以往主要聚焦亚洲夏季风或单一区域观测的局限，通过全球多区域、多平台观测与气溶胶微物理模式相结合，首次构建了较为完整的“全球季风—生物源排放—下平流层有机气溶胶”图景。研究表明，全球季风不仅控制着水汽和热量输送，还承担着将地表生态系统排放输送至平流层的重要角色。由此，平流层并非与地表生态系统相对割裂的高层大气，而是通过季风深对流与森林、植被以及全球碳循环保持着紧密联系。 这一发现拓展了对背景平流层气溶胶来源的传统认识，也为进一步评估自然排放、土地利用变化以及气候变化对平流层气溶胶和全球气候系统的影响提供了新的科学基础。

论文的第一作者为郄锴，原为中国科学院大气物理研究所LAGEO实验室博士后，现为暨南大学环境与气候学院副教授，通讯作者为中国科学院大气物理研究所卞建春研究员和暨南大学俞鹏飞教授。合作者包括暨南大学邵敏教授、王雪梅教授、陈伟华副教授，兰州大学的彭艺峰博士，NCAR的Laura L. Pan教授，NOAA的Gregory Schill博士、Karen Rosenlof教授，科罗拉多大学的Owen Brian Toon教授。

文章信息：

Qie, K., Shao, M., Peng, Y.F., Wang, X.M., Chen, W.H., Pan, L.L. Schill, G., Rosenlof, K.H., Toon, O.B., Bian, J.C.*, and Yu, P.F.*, 2026: Persistent contribution of biogenic emissions to lower stratospheric aerosols via global monsoon convections. Nature Geoscience, https://doi.org/10.1038/s41561-026-02115-w.