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来源 北京大学城市与环境学院朴世龙教授团队 图 1. 2020 年东亚夏季风异常导致中国长江流域洪涝灾害（图片来源：汤姆森路透） 季风是地球气候系统的重要特征之一，它的变化深刻影响着人类生产和生活（图 1），因而季风及其变化机制的研究一直是全球变化研究领域的热点之一。已有研究发现，大气 CO2 浓度上升产生的辐射强迫效应通过改变大气能量收支，影响大气热力状况和大气运动，继而引起季风变化。另一方面，大气 CO2 浓度升高还会改变植被生长，如导致植被气孔导度降低和叶面积增加。这些植被生理过程的改变将如何进一步影响气候尤其是季风系统？目前学术界对于这一重要科学问题仍缺乏了解。 北京大学城市与环境学院朴世龙教授团队利用参与第五次国际耦合模式比较计划的多个地球系统模型，解耦了未来大气 CO2 浓度升高的辐射强迫效应和植被生理响应对全球陆地 7 个季风区（南亚、东亚、澳大利亚、北美、南美、北非和南非）降水和径流的影响。研究表明，在北美、南美以及澳大利亚季风区，CO2 浓度升高的植被生理效应对区域年降水量变化的影响相当于其辐射强迫效应的 0.4~2.5 倍（图 2）。 图 2. 全球陆地季风区年降水、径流和蒸散发变化（背景地图中浅绿色和浅蓝色区域为 7 个季风区所在位置） 更重要的是，在大部分季风区，CO2 浓度升高导致的年径流量增加量大于降水增加，这主要源于植被生理响应所引起的蒸散发降低（图 2 和图 3）。研究还发现，CO2 浓度上升可能导致季风期和径流丰沛期的延长。该成果有助于深入理解植被在气候系统中的作用，并为阐明大气 CO2 浓度升高背景下的季风变化提供了新视角。 图 3. 全球季风区降水和径流变化驱动过程示意图（VEG 代表植被生理效应，RAD 代表辐射强迫效应。蓝色箭头表示对径流变化为正贡献，红色箭头表示对径流变化为负贡献） 该研究成果以“Vegetation forcing modulates global land monsoon and water resources in a CO2-enriched climate”为题发表于《自然-通讯》（Nature Communications）杂志。北京大学城市与环境学院博士后崔江鹏为第一作者，朴世龙教授为通讯作者。 论文信息 【标题】Vegetation forcing modulates global land monsoon and water resources in a CO2-enriched climate 【作者】Jiangpeng Cui, Shilong Piao, Chris Huntingford, Xuhui Wang, Xu Lian, Amulya Chevuturi, Andrew G. Turner & Gabriel J. Kooperman 【期刊】Nature Communications 【日期】14 October 2020 【DOI】10.1038/s41467-020-18992-7 【链接】https://www./articles/s41467-020-18992-7 【摘要】The global monsoon is characterised by transitions between pronounced dry and wet seasons, affecting food security for two-thirds of the world’s population. Rising atmospheric CO2 influences the terrestrial hydrological cycle through climate-radiative and vegetation-physiological forcings. How these two forcings affect the seasonal intensity and characteristics of monsoonal precipitation and runoff is poorly understood. Here we use four Earth System Models to show that in a CO2-enriched climate, radiative forcing changes drive annual precipitation increases for most monsoon regions. Further, vegetation feedbacks substantially affect annual precipitation in North and South America and Australia monsoon regions. In the dry season, runoff increases over most monsoon regions, due to stomatal closure-driven evapotranspiration reductions and associated atmospheric circulation change. Our results imply that flood risks may amplify in the wet season. However, the lengthening of the monsoon rainfall season and reduced evapotranspiration will shorten the water resources scarcity period for most monsoon regions. ▽ 精彩回顾 ▽ |
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