研究揭示未來(lái)大氣CO2濃度上升通過(guò)改變植被生理過(guò)程深刻影響全球季風(fēng)區(qū)降水和徑流
2020 年10月14日，“亞洲水塔動(dòng)態(tài)變化與影響”任務(wù)“亞洲水塔變化及其廣域效應(yīng)”專題北京大學(xué)/中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所樸世龍研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然—通訊》（Nature Communications）上發(fā)表了關(guān)于大氣CO2濃度變化與全球季風(fēng)關(guān)系的最新研究成果。北京大學(xué)崔江鵬博士為本研究第一作者，樸世龍教授為通訊作者。
季風(fēng)是地球氣候系統(tǒng)的重要特征之一，它的變化深刻影響著人類生產(chǎn)和生活，因而季風(fēng)及其變化機(jī)制的研究一直是全球變化研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。已有研究發(fā)現(xiàn)，大氣CO2濃度上升產(chǎn)生的輻射強(qiáng)迫效應(yīng)通過(guò)改變大氣能量收支，影響大氣熱力狀況和大氣運(yùn)動(dòng)，繼而引起季風(fēng)變化。另一方面，大氣CO2濃度升高還會(huì)改變植被生長(zhǎng)，如導(dǎo)致植被氣孔導(dǎo)度降低和葉面積增加。這些植被生理過(guò)程的改變將如何進(jìn)一步影響氣候尤其是季風(fēng)系統(tǒng)？目前學(xué)術(shù)界對(duì)于這一重要科學(xué)問(wèn)題仍缺乏了解。
研究團(tuán)隊(duì)利用參與第五次國(guó)際耦合模式比較計(jì)劃的多個(gè)地球系統(tǒng)模型，解耦了未來(lái)大氣CO2濃度升高的輻射強(qiáng)迫效應(yīng)和植被生理響應(yīng)對(duì)全球陸地7個(gè)季風(fēng)區(qū)（南亞、東亞、澳大利亞、北美、南美、北非和南非）降水和徑流的影響。研究表明，在北美、南美以及澳大利亞季風(fēng)區(qū)，CO2濃度升高的植被生理效應(yīng)對(duì)區(qū)域年降水量變化的影響相當(dāng)于其輻射強(qiáng)迫效應(yīng)的0.4 ~ 2.5倍（圖1）。更重要的是，在大部分季風(fēng)區(qū)，CO2濃度升高導(dǎo)致的年徑流量增加量大于降水增加，這主要源于植被生理響應(yīng)所引起的蒸散發(fā)降低（圖2）。研究還發(fā)現(xiàn)，CO2濃度上升可能導(dǎo)致季風(fēng)期和徑流豐沛期的延長(zhǎng)。該成果有助于深入理解植被在氣候系統(tǒng)中的作用，并為闡明大氣CO2濃度升高背景下的季風(fēng)變化提供了新視角。
圖1 全球陸地季風(fēng)區(qū)年降水、徑流和蒸散發(fā)變化
（背景地圖中淺綠色和淺藍(lán)色區(qū)域?yàn)?個(gè)季風(fēng)區(qū)所在位置）
圖2 全球季風(fēng)區(qū)降水和徑流變化驅(qū)動(dòng)過(guò)程示意圖
（VEG代表植被生理效應(yīng)，RAD代表輻射強(qiáng)迫效應(yīng)。藍(lán)色箭頭表示對(duì)徑流變化為正貢獻(xiàn)，紅色箭頭表示對(duì)徑流變化為負(fù)貢獻(xiàn)）
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-18992-7