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  • 地学系乔纳森·怀特副教授发文揭示亚马逊南部热带雨林对湿季的触发机制


    清华新闻网7月25日电  7月21日,清华大学地球系统科学系乔纳森·怀特(Jonathon Wright)副教授等在《美国国家科学院院刊》 (Proceedings of the National Academy of Sciences USA) 期刊上发表了题为“亚马逊南部热带雨林触发湿季的开始”(Rainforest-initiated wet season onset over the southern Amazon)的论文。该研究首次以观测证据证明了热带雨林蒸腾作用在触发南美洲的干湿季转换中发挥着核心作用,而非仅仅响应降雨的季节性周期。乔纳森·怀特副教授是该论文的第一作者,美国加州大学洛杉矶分校的付容教授为该论文的通讯作者。

    热带雨林的健康状况取决于降雨量和干季长度。在亚马逊南部地区,降水量和干季长度均趋近于维持热带雨林健康的临界点。农业扩张和干季变长使得该地区热带雨林在气候变化面前十分脆弱,引发了人们对超越临界点后热带雨林生存的担忧。由于亚马逊热带雨林对全球生物多样性、碳循环和大气水循环都至关重要,这个临界点不仅威胁到局部的生态系统和农业发展,而且还会在其他方面严重地损害全球系统。而过去十五年间反复出现的极端干旱也增加了人们理解该地区降雨季节变化背后根本原因的迫切性。

    该项研究汇集了气候动力学、卫星遥感、气候模式和大数据分析领域的研究人员组成的国际研究团队来回答以下问题:亚马逊南部的热带雨林在降雨季节性周期中是主动还是被动的参与者?尽管已有模式模拟表明是热带雨林蒸腾作用触发了湿季的开始,但是相应的观测证据不够充分,关键的机制也不明确。在该研究中,一系列的独立卫星观测数据为热带雨林蒸腾作用触发亚马逊南部的湿季的开始这一观点提供了明确的证据(如图1所示)。卫星观测到的热带雨林上空水汽同位素成分是揭示这一结论的关键信息。这些同位素比值如同“指纹”一样将热带雨林的蒸腾作用与海洋的蒸发作用的贡献区分开。卫星观测的其它辅助数据还揭示了热带雨林蒸腾作用是通过浅对流云到达大气,而不是之前普遍认为的通过深对流风暴的途径。这些浅对流云和混合空气为强风暴的发展提供了条件,有效地维持了湿季强降雨。

    图1 亚马逊南部地区干湿季转换。

    该项研究获得的新发现在促进亚马逊南部雨林地区的可持续发展方面为决策者提供了十分有价值的信息,也为气候科学家改进该地区的气候模式提供了指导。气候模式尤其是全球模式难以对热带雨林蒸腾作用和浅对流过程进行准确的模拟。热带雨林蒸腾作用和浅对流过程在触发湿季开始中的核心作用表明:预测该地区未来气候演变模型的能力可由其模拟热带雨林蒸腾作用和浅对流过程的水平来判断。

    乔纳森·怀特(Jonathon Wright)副教授于2012年就职于清华大学地学系,主要研究大气中水和能量循环。该研究工作得到了“青年千人计划”和国家自然科学基金委“海外及港澳学者合作研究基金”的支持。

    文章链接:http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1621516114

    供稿:地学系 编辑:襄桦

    2017年07月25日 10:25:21  清华新闻网

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