亚马逊雨林是世界上最大的热带雨林，对全球气候具有重要的调节作用。作为每年吸收约2.2亿吨CO2的巨大碳汇，它对减缓气候变化起到关键作用。然而，在CO2浓度持续增加的全球变暖情景下，亚马逊雨季降水可能将减少，这会导致树木的死亡率增加、雨林面积缩小。受其影响，亚马逊雨林的碳吸收能力将减弱，从而进一步加剧全球变暖，形成正反馈。CO2移除被认为是缓解全球变暖的重要手段。但是，CO2移除对亚马逊地区降水的影响目前尚不清楚。
为此，中国科学院大气物理研究所黄刚课题组基于CMIP6 CO2移除模式比较计划（CDRMIP）中理想化的CO2移除试验（1pctCO2+1pctCO2-cdr），对CO2移除情景下亚马逊地区雨季降水的可逆性进行了研究。结果发现，CO2移除情景下亚马逊雨季降水是不可逆转的（图1）。与相同CO2浓度的上升阶段相比，在CO2移除阶段，亚马逊地区的降水异常偏少、面临干旱的风险。这一现象主要与CO2移除阶段热带中东太平洋加强的类El Niño型增暖有关（图2）。这个增暖分布有双重效应：（1）削弱纬向环流，直接在亚马逊地区引起异常的下沉运动；（2）激发准定常的Rossby波列，在加勒比海地区产生异常上升运动。该上升运动将通过减弱局地经圈环流在亚马逊地区引起异常下沉运动，同时削弱水汽输送。因此，在异常下沉运动和水汽输送减弱的共同作用下，亚马逊雨季降水异常偏少，不可逆转。
以上结果表明，即使大气中的CO2浓度降低，亚马逊地区仍面临干旱风险。我们应该制定更有效的局地气候缓解措施，以解决亚马逊雨林的生态脆弱性问题。
该成果发表于《Journal of Environmental Sciences》，受到国家自然科学基金（42141019，42175055，42261144687），青藏高原第二次科考项目（2019QZKK0102）的共同资助。
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
图1. （a）亚马逊地区雨季降水异常（%）在CO2浓度上升期（红色）、下降期（蓝色）、以及恢复期（橙色）随CO2浓度变化的演变。亚马逊雨季降水（单位：毫米/天）在（b）CO2达峰期（Peak: 第101-140年）、（c）CO2恢复期（RD: 第241-280年）与CO2上升的初始期（RU: 第1-40年）差异的空间分布。打点区域通过模式间符号的一致性检验以及均值差异90%的显著性检验。（b）和（c）中的红线表示亚马逊地区的地理边界。
图2. CO2移除情景下影响亚马逊地区雨季降水变化的关键过程示意图。红色阴影、橙色阴影、绿色阴影分别表示RD阶段加强的类El Niño型增暖异常、亚马逊地区异常干旱、加勒比海地区异常湿润。蓝色箭头表示纬向环流，双虚线箭头表示准定常Rossby波列，紫色箭头表示局地经圈环流。
