亞馬遜雨林是世界上最大的熱帶雨林，對全球氣候具有重要的調節作用。作為每年吸收約2.2億噸CO2的巨大碳匯，它對減緩氣候變化起到關(guān)鍵作用。然而，在CO2濃度持續增加的全球變暖情景下，亞馬遜雨季降水可能將減少，這會(huì )導致樹(shù)木的死亡率增加、雨林面積縮小。受其影響，亞馬遜雨林的碳吸收能力將減弱，從而進(jìn)一步加劇全球變暖，形成正反饋。CO2移除被認為是緩解全球變暖的重要手段。但是，CO2移除對亞馬遜地區降水的影響目前尚不清楚。
為此，中國科學(xué)院大氣物理研究所黃剛課題組基于CMIP6 CO2移除模式比較計劃（CDRMIP）中理想化的CO2移除試驗（1pctCO2+1pctCO2-cdr），對CO2移除情景下亞馬遜地區雨季降水的可逆性進(jìn)行了研究。結果發(fā)現，CO2移除情景下亞馬遜雨季降水是不可逆轉的（圖1）。與相同CO2濃度的上升階段相比，在CO2移除階段，亞馬遜地區的降水異常偏少、面臨干旱的風(fēng)險。這一現象主要與CO2移除階段熱帶中東太平洋加強的類(lèi)El Ni?o型增暖有關(guān)（圖2）。這個(gè)增暖分布有雙重效應：（1）削弱緯向環(huán)流，直接在亞馬遜地區引起異常的下沉運動(dòng)；（2）激發(fā)準定常的Rossby波列，在加勒比海地區產(chǎn)生異常上升運動(dòng)。該上升運動(dòng)將通過(guò)減弱局地經(jīng)圈環(huán)流在亞馬遜地區引起異常下沉運動(dòng)，同時(shí)削弱水汽輸送。因此，在異常下沉運動(dòng)和水汽輸送減弱的共同作用下，亞馬遜雨季降水異常偏少，不可逆轉。
以上結果表明，即使大氣中的CO2濃度降低，亞馬遜地區仍面臨干旱風(fēng)險。我們應該制定更有效的局地氣候緩解措施，以解決亞馬遜雨林的生態(tài)脆弱性問(wèn)題。
該成果發(fā)表于《Journal of Environmental Sciences》，受到國家自然科學(xué)基金（42141019，42175055，42261144687），青藏高原第二次科考項目（2019QZKK0102）的共同資助。
文章信息：
Zhang S,Qu X*,Huang G*,Hu P. 2024. Reduced rainfall over the Amazon basin under the CO2 removal scenario: Remote dynamic processes. Journal of Environmental Sciences. Online at https://doi.org/10.1016/j.jes.2024.05.035
圖1. （a）亞馬遜地區雨季降水異常（%）在CO2濃度上升期（紅色）、下降期（藍色）、以及恢復期（橙色）隨CO2濃度變化的演變。亞馬遜雨季降水（單位：毫米/天）在（b）CO2達峰期（Peak: 第101-140年）、（c）CO2恢復期（RD: 第241-280年）與CO2上升的初始期（RU: 第1-40年）差異的空間分布。打點(diǎn)區域通過(guò)模式間符號的一致性檢驗以及均值差異90%的顯著(zhù)性檢驗。（b）和（c）中的紅線(xiàn)表示亞馬遜地區的地理邊界。
圖2. CO2移除情景下影響亞馬遜地區雨季降水變化的關(guān)鍵過(guò)程示意圖。紅色陰影、橙色陰影、綠色陰影分別表示RD階段加強的類(lèi)El Ni?o型增暖異常、亞馬遜地區異常干旱、加勒比海地區異常濕潤。藍色箭頭表示緯向環(huán)流，雙虛線(xiàn)箭頭表示準定常Rossby波列，紫色箭頭表示局地經(jīng)圈環(huán)流。
