2022年4月6日,北京师范大学地理科学学部/地表过程与资源生态国家重点实验室张强教授团队在《自然-通讯》(Nature Communications)在线发表了题为“Drying in the low-latitude Atlantic Ocean contributed to terrestrial water storage depletion across Eurasia”的学术论文,揭示了低纬度北大西洋气象干旱引发中纬度欧亚大陆陆地水储量下降的大气传导机制。
欧亚大陆人口占全球人口约70%,大部分区域气候类型为干旱与半干旱气候。欧亚大陆陆地水储量对于该区域水资源可持续利用具有重要意义。已有研究认为中纬度欧亚大陆陆地水储量变化主要是人类活动影响的结果,对于该区域陆地水储量下降的水汽循环机制尚不明晰。张强教授团队从大尺度水汽循环角度系统研究了低纬度北大西洋气象干旱与中纬度欧亚大陆陆地水储量下降之间的遥相关关系,定量分析了二者之间显著时空相关性,揭示了低纬度北大西洋气象干旱与中纬度欧亚大陆陆地水储量下降之间的大气传导机制。
张强教授团队经过系统研究发现,在2003-2017年间,中纬度欧亚大陆陆地水储量下降约257%,主要归因于两条季节性登陆路径东向传播的北大西洋气象干旱的影响。
在1-5月期间,北大西洋气象干旱主要发生在N0°~N30°区间,远离N30°~N60°的西风带,进而向东登陆影响了邻近的北非,北上通过西风带的输送,途径里海和新疆,最终到达华北平原,并造成沿程陆地水储量的亏缺。在1-9月期间,研究发现了北大西洋气象干旱由N0°~N30°区间向N30°~N60°北向转移的过程。然而,由于北大西洋气象干旱在N30°~N60°区间发生发展所引发的时间间隔效应,北大西洋气象干旱从N30°~N60°区间东向登陆的时间开始于六月,并一直持续到次年一月。这也形成了北大西洋气象干旱登陆的另一条季节性途径,即北大西洋气象干旱从N30°~N60°区间的欧洲地区登陆,沿着里海和新疆,最终到达中国的华北平原。两条季节性气象干旱登陆路径在里海和新疆存在空间上的重叠,导致里海与新疆区域陆地水储量因常年受北大西洋气象干旱影响而长期处于亏缺状态。在SSP245和SSP585情景下,本研究进一步发现中纬度欧亚大陆陆地水储量在2031-2050年间分别降低了107%和447%。该研究结果表明,在未来气候变化情境下,大尺度气候驱动将进一步导致中纬度欧亚大陆地区水资源短缺,使欧亚大陆区域水资源的可持续性面临严峻挑战。
源自低纬度北大西洋气象干旱的季节性登陆过程
论文以地表过程与资源生态国家重点实验室为第一署名单位,博士生申泽西为论文第一作者,张强教授为通讯作者,论文共同作者还包括德州农工大学的Vijay P. Singh教授,密歇根州立大学的Yadu Pokhrel教授,中国海洋大学的李建平教授,奥斯陆大学的许崇育教授以及北京师范大学地理科学学部博士生吴文欢。该研究得到了国家重点研发计划(2019YFA0606900)、新疆维吾尔自治区寒旱区水资源与生态水工程研究中心项目(2020.A-003)、国家自然科学基金(41771536)等科研项目资助。