陆地是自然界中重要的碳汇之一，研究陆地碳通量的时空变化，对于理解碳循环变化规律、促进实现碳中和目标具有重要价值。全球季风区人口稠密，季风的变化对人民的生产生活造成很大影响，因此，传统的季风研究多从物理上关注其变化机制，而关于季风异常对陆地碳通量的影响则少有讨论，使得在气候物理学和生物地球化学循环研究之间存在空白点。
最近，中国科学院大气物理研究所博士研究生张星与其导师周天军研究员在《Journal of Climate》上发表题为“年际尺度上季风变化对北半球陆地季风区碳循环的影响”的研究论文，利用陆地碳通量数据集FLUXCOM，从气候态和年际变率的角度，揭示了北半球陆地季风对整个半球净生态系统生产力（net ecosystem production，NEP）的影响，明晰了在ENSO发展的不同阶段季风变化影响陆地碳通量的机制。
NEP在不受干扰的自然生态系统中可以表征陆地生态系统的碳收支，表示为植被光合作用产物与生态系统呼吸的差值。研究发现，北半球陆地季风区分别贡献了整个北半球NEP气候态和年际变化的40.24（±3.40）%和21.35（±7.57）%；北半球陆地季风区NEP的年际变化主导模态与ENSO发展年和衰减年的夏季异常海温存在显著关联。
研究发现，在El Nino发展年夏季，由于季风环流的影响，除东亚季风区外，北半球陆地季风区的降水均显著减少，导致植被光合作用产物减少、生态系统呼吸减弱，由于前者减少得更多，因此，最终使得北半球陆地季风区的碳吸收减弱，从而释放到大气中的CO2增加。
在El Nino衰减年夏季，西北太平洋异常反气旋输送了更多的水汽北上，使得我国长江流域降水增加，进而导致光合作用产物和生态系统呼吸均增加，两者的变化相互抵消，最终令该地区的碳收支变化较弱。而在其他热带季风区，温度升高驱动光合作用产物减少，同时降水增加驱动呼吸增强，二者均有利于更多CO2释放到大气中。
张星博士为论文第一作者。该研究受国家自然科学基金“青藏高原地球系统基础科学中心项目”（41988101）和王宽诚教育基金会共同资助。
论文信息：
Zhang, X., Zhou, T. (2024). Impact of Monsoon Variability on the Northern Hemisphere Terrestrial Carbon Cycle on an Interannual Time Scale. Journal of Climate. 37(16), 4205-4219. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0498.1
图1 夏季平均净生态系统生产力（net ecosystem production，NEP）和同期海表温度（sea surface temperature，SST）由奇异值分解（SVD）得到的异性相关图和扩展系数。（a）-（b）是第一个SVD模态（记为SVD1）。斜线区域代表相关系数超过95%的置信度水平。（c）SVD1的扩展系数，黑（红）分别代表NEP（SST）场。灰线代表标准化5-9月Niño3.4指数。右上方显示了成对扩展系数的相关系数（r）和平方协方差分数（SCF）。（d）-（e）为第二个SVD模态（记为SVD2）。（f）SVD2的扩展系数。灰线表示标准化的前冬（DJF）Nino3.4指数。（b）和（e）上的矢量（单位：m s-1）是850 hPa风场对SST SVD1和SVD2 扩展系数的回归，仅显示超过95%置信度水平的回归系数
