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| 中國(guó)海洋大學(xué)在熱帶氣候變化研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展 |
| http://www.ixiaoyuer.com 2025年3月6日 來(lái)源：華禹教育網(wǎng) |
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近日，中國(guó)海洋大學(xué)深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心/物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在熱帶氣候變化研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，研究成果以“Hot season gets hotter due to rainfall delay over tropical land in a warming climate”（全球變暖下熱帶陸地降雨延遲導(dǎo)致熱季更熱）為題發(fā)表于Nature Communications（《自然·通訊》）期刊。研究發(fā)現(xiàn)了全球變暖下“熱季更熱”（hot-season-gets-hotter）現(xiàn)象，并揭示熱帶降水季節(jié)延遲在其中的關(guān)鍵作用。成果由中國(guó)海洋大學(xué)“青年英才工程”第一層次宋豐飛教授為第一作者兼通訊作者，物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/海洋與大氣學(xué)院/未來(lái)海洋學(xué)院在讀博士生董洪強(qiáng)為共同第一作者，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者共同完成。
熱帶地區(qū)承載全球40%的人口和80%的生物多樣性，且人口在全球范圍內(nèi)增加最為迅速。探究全球變暖對(duì)熱帶氣候的影響是認(rèn)識(shí)未來(lái)熱帶氣候宜居性的一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。在年循環(huán)尺度上，熱帶主要呈現(xiàn)雨季和干季之分。一年之中最熱的時(shí)候往往是雨季開(kāi)始之前，一旦雨季爆發(fā)，高溫酷暑將會(huì)得到極大緩解。前期研究顯示全球變暖下大多數(shù)熱帶陸地季風(fēng)區(qū)將會(huì)出現(xiàn)顯著的降雨季節(jié)延遲，這就意味著熱帶陸地將面臨更長(zhǎng)時(shí)間的太陽(yáng)炙烤，這是否也對(duì)應(yīng)著高溫加劇呢？本研究基于CMIP5/CMIP6多模式多情景模擬數(shù)據(jù)給出了肯定的回答，且發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象在亞馬遜地區(qū)尤為顯著（圖1）。一方面，雨季爆發(fā)推遲使得云量減少，地表接收到的太陽(yáng)短波輻射顯著增加；另一方面，降雨的相對(duì)減少使得土壤濕度降低，抑制蒸發(fā)潛熱，促使更多能量通過(guò)感熱輸送和長(zhǎng)波輻射形式釋放，最終加劇增暖。這種“熱季更熱”（hot-season-gets-hotter）現(xiàn)象也對(duì)應(yīng)著高百分位氣溫增暖的放大。以亞馬遜地區(qū)為例，在未來(lái)高排放情景下，熱季的增暖幅度比年平均要高出1℃，而99%百分位的氣溫增暖幅度比平均氣溫要高出約30%。
前人關(guān)于熱帶陸地降水延遲的原因有兩種理論解釋。一是全球變暖下大氣有效比容增加，使得大氣對(duì)季節(jié)太陽(yáng)輻射的響應(yīng)變慢；二是全球變暖下，干季更干，土壤濕度在雨季開(kāi)始前偏干，從而使得大氣需要更長(zhǎng)時(shí)間積累能量。前一種理論強(qiáng)調(diào)了大氣的水汽需求增加，而后一種理論強(qiáng)調(diào)大氣的水汽源頭減少。本研究進(jìn)一步利用固定土壤濕度的敏感性試驗(yàn)厘清了這兩種機(jī)制對(duì)熱帶降雨季節(jié)延遲的貢獻(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，在保持土壤濕度不變的情況下，全球變暖下降雨延遲的現(xiàn)象仍十分顯著，但強(qiáng)度減弱一半左右。這說(shuō)明大氣有效比容增加是降雨延遲的觸發(fā)機(jī)制，而土壤濕度則通過(guò)正反饋成為降雨延遲加強(qiáng)的有力推手。最后，基于多套觀測(cè)資料，研究發(fā)現(xiàn)過(guò)去四十年中，亞馬遜和南非地區(qū)的“熱季更熱”現(xiàn)象已經(jīng)涌現(xiàn)，干旱與高溫復(fù)合事件風(fēng)險(xiǎn)顯著上升，這將對(duì)熱帶氣候的宜居性構(gòu)成新的挑戰(zhàn)。
研究揭示了全球變暖下熱帶陸地的“熱季更熱”現(xiàn)象，強(qiáng)調(diào)了降雨季節(jié)延遲在其中的關(guān)鍵作用，并明確了降雨季節(jié)延遲背后的物理過(guò)程，為熱帶地區(qū)熱浪、野火及干旱的早期預(yù)警等提供了重要的理論依據(jù)。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、嶗山實(shí)驗(yàn)室科技創(chuàng)新項(xiàng)目等項(xiàng)目的大力支持。
圖1：全球變暖下熱帶陸地“熱季更熱”及其與降雨季節(jié)延遲的緊密聯(lián)系。（a-c）熱帶陸地的降雨延遲和春季降雨相對(duì)變化的空間分布。（d-f）熱帶陸地春季的高溫加劇和相對(duì)增暖的空間分布。（g-h）南北半球熱帶降雨季節(jié)延遲與春季高溫加劇的緊密聯(lián)系。
宋豐飛教授（右）與博士研究生董洪強(qiáng)（左）
通訊員：侯霞
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-57501-6（點(diǎn)擊查看）
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