自工业革命以来，由于温室气体大量排放，全球变暖持续加剧。为应对这一危机，世界各国于2015年达成了《巴黎协定》。然而，2023年全球平均地表温度较工业革命前已升高约1.45℃，接近《巴黎协定》的1.5℃和2℃目标，且CO2浓度也高出50%。这不仅要求尽快减排CO2并实现碳中和，更加速了科学界对碳中和背景下气候响应的认知。
为此，中国科学院大气物理研究所LASG的黄刚课题组与碳中和研究中心基于CMIP6中CO2移除模式比较计划（CDRMIP），研究了CO2理想实验中（大气CO2以每年1%的速率增加到工业革命前的4倍水平，然后以1%的速率下降到工业革命前水平并保持稳定）全球降水（P）、潜在蒸散发（PET）和标准化潜在蒸散发指数（SPEI）的时空变化与归因。
结果表明，在CO2上升期，PET比P增加更快，使得SPEI下降，即变得更干。反之，在CO2下降期，PET比P减少更快，导致SPEI增加，即变得更湿（图1）。在空间上，大部分低纬度和中纬度地区在CO2上升期变干，下降期变湿，而高纬度地区则相反。其中亚马逊地区、非洲南部以及澳大利亚的变化最剧烈（图2）。当CO2浓度恢复到工业革命前水平并保持稳定时，P和PET仍比工业革命前高出约2%。然而，全球平均的干旱状况基本恢复，但在某些区域未能恢复。此外，尽管平均态能够恢复，但极端干湿事件的频率仍比工业革命前更高。最后，根据归因分析，潜在蒸散发对干旱指数SPEI变化的贡献（~65%）比降水（~35%）高，将PET的贡献进一步分解得到气温的贡献最大（~50%），其次是净辐射（~10%）和相对湿度（~6%），风速的影响可忽略不计（图3）。
以上研究表明，尽管碳移除情景下全球平均的干旱状况基本恢复，但区域的干湿状况和极端干湿事件仍需要重点关注。
相关成果近期发表于《Climate Dynamics》，受到青藏高原第二次科考项目（2019QZKK0102），国家自然科学基金（42175041、42141019、42261144687）和中国科学院大气物理研究所“十四五规划”青年项目的共同资助。
论文信息：
Su, X., Huang, G.*, Wang, L., and Wang, T.* (2024). Global drought changes and attribution under carbon neutrality scenario. Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007/s00382-024-07310-2
图1 CO2上升、下降和稳定期间，陆地平均（a）降水，（b）潜在蒸散量，在（c）3和（d）24个月时间尺度SPEI的时间序列。黑色线是CO2的变化，彩色线和阴影分别表示模式的平均值与不确定范围
图2 CO2上升和下降期间（a, b）3和（c, d）12个月SPEI的变化趋势。打点区域通过符号一致性检验
图3 CO2上升和下降期间（a）3和（b）24 个月时间尺度上气温（Ta）、净辐射（Rn）、2米风速（U2）、相对湿度（Rh）、潜在蒸散发（PET）和降水（P）对SPEI变化的贡献。而误差棒表示模式间的最大值和最小值
