全球季風區是世界人口分布密度最大的地區之一，哺育著全球約三分之二的人口。季風區水循環與水資源的時空演變，不僅直接調控旱澇災害的時空格局，同時還能夠影響生態系統穩定性和人類的生產生活。降水和蒸發之差（P-E）是衡量陸地可用水量的重要指標。已有研究表明，在全球增溫背景下，P-E預計在未來將持續增加。然而，既有研究多聚焦于溫室氣體濃度增加對降水、蒸發及P-E未來變化的影響，而關于其它人為外強迫因素的貢獻尚不明確。近年來，隨著全球空氣污染治理政策的密集出臺，包括中國在內的越來越多國家人為氣溶膠排放量迅速在減少。由于氣溶膠的壽命較短，故減排的氣候效應在短期內就能凸顯，從而對區域氣候系統的變化產生重要影響。氣溶膠減排對季風區水資源的影響問題，是氣候變化研究需要高度關注的話題。
近日，中國科學院大氣物理研究所地球系統數值模擬和應用全國重點實驗室江潔副研究員在《Science Bulletin》發表了題為《Aerosol mitigation matters to future water availability in the global monsoon region》的研究論文。該研究基于中等溫室氣體排放（SSP2-4.5）情景下的分離強迫未來預估試驗，揭示了溫室氣體增加和人為氣溶膠減排對全球季風區P-E未來變化的貢獻，并闡明了二者影響的異同。結果表明，未來全球季風區P-E的變化態勢具有空間異質性，亞非季風區與北美季風區呈現相反的變化趨勢。其中，溫室氣體增加將引起亞非季風區P-E增加、美洲季風區P-E減少。相反，人為氣溶膠減排有利于大范圍地區P-E的增加趨勢，且其對亞非季風區P-E增加趨勢的貢獻與溫室氣體強迫作用相當。
物理機制分析表明，在溫室氣體強迫影響下，氣溫升高、水汽含量增多，熱力過程有利于所有季風區P-E增加。與大氣環流相關的動力過程變化則引起美洲季風區P-E減少，抵消了熱力過程引起的P-E增加趨勢。其中，CO2升高有關的快響應過程主導了美洲季風區與其它季風區P-E變化的差異。人為氣溶膠減排影響下，熱力過程也有利于P-E增加，但由于導致的升溫幅度較溫室氣體作用偏弱，其增加速率相對較小。人為氣溶膠減排主要通過增強半球間熱力對比，驅動季風環流增強，促使亞非季風區P-E增多。在熱力過程與動力過程共同作用下，SSP2-4.5情景人為氣溶膠減排引起的亞非季風區P-E增加幅度與溫室氣體強迫影響下相當。
上述研究為深入理解人類活動如何影響未來的水循環和水資源變化提供了參考。這一研究結果也表明，適應和應對氣候變化的決策需要統籌考慮溫室氣體排放和人為氣溶膠減排的協同作用。
中國科學院大氣物理研究所江潔副研究員為論文第一作者。該研究得到國家自然科學基金（42588201）和國家重點研發計劃（2020YFA0608902）的共同資助。
溫室氣體和人為氣溶膠強迫下全球季風區陸地可用水量變化的主導模態
論文信息：
Jie Jiang, Tianjun Zhou, Wenxia Zhang. (2025) Aerosol mitigation matters to future water availability in the global monsoon region. Science Bulletin, 2025, 70(14): 2312-2321. https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.05.023
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