清華新聞網(wǎng)9月8日電 氣候變化是全球面臨的重大挑戰(zhàn)之一。除了減排與適應(yīng)之外，地球工程作為一類(lèi)潛在的氣候干預(yù)手段日益受到關(guān)注。其中，太陽(yáng)輻射管理（SRM）通過(guò)調(diào)節(jié)地球系統(tǒng)的輻射平衡以減緩增溫，主要包括平流層氣溶膠注入（SAI）、海洋云亮化（MCB）和高層卷云減?。–CT）三類(lèi)技術(shù)路徑。現(xiàn)有研究多聚焦于單一SRM方案的全球效應(yīng)，而對(duì)不同方案在統(tǒng)一框架下區(qū)域水文響應(yīng)，尤其是對(duì)中國(guó)這一季風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、水資源分布極不均衡的區(qū)域的影響，仍缺乏系統(tǒng)評(píng)估。
清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院范遠(yuǎn)超團(tuán)隊(duì)及其合作者利用挪威地球系統(tǒng)模式（NorESM1-ME），在高排放情景（RCP8.5）背景下模擬了三種SRM方案實(shí)施后的氣候與水文響應(yīng)，并以中等減排情景（RCP4.5）作為輻射強(qiáng)迫控制的參照目標(biāo)。該研究系統(tǒng)揭示了不同SRM地球工程方案對(duì)中國(guó)“南澇北旱”水文格局的潛在影響，指出赤道位置SAI可能通過(guò)調(diào)節(jié)南北半球間及赤道北極間溫度梯度影響大氣環(huán)流，緩解中國(guó)長(zhǎng)期存在的南北水資源不平衡問(wèn)題，為統(tǒng)籌全球氣候干預(yù)策略與區(qū)域水安全提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。
研究發(fā)現(xiàn)，盡管三種SRM方案均能將全球升溫幅度有效控制在RCP4.5相當(dāng)水平，但它們對(duì)中國(guó)區(qū)域水文氣候的影響呈現(xiàn)顯著差異（圖1，圖2）。具體而言，SAI可能緩解中國(guó)“南澇北旱”格局，使北方年降水及地表徑流凈增加，南方凈減少；MCB則可能加劇南方洪澇風(fēng)險(xiǎn)；而CCT與RCP4.5情景類(lèi)似，可能進(jìn)一步加劇北方干旱。
圖1.與RCP8.5情景相比減排路徑與氣候干預(yù)下中國(guó)年均地表徑流量預(yù)估變化
圖2.與RCP8.5情景相比減排路徑與氣候干預(yù)下中國(guó)地表徑流差異的年內(nèi)分布特征
機(jī)制分析表明（圖3），赤道位置SAI通過(guò)減小南北半球和赤道–極地溫度梯度，引起大氣環(huán)流結(jié)構(gòu)調(diào)整和東亞夏季風(fēng)減弱，導(dǎo)致東亞副熱帶西風(fēng)急流北移、西太平洋副熱帶高相應(yīng)壓北抬，最終促使中國(guó)北方降水增加、南方減少。這一機(jī)制得到1991年皮納圖博火山噴發(fā)后中國(guó)降水變化的觀(guān)測(cè)支持（圖4）——該事件對(duì)季風(fēng)平均態(tài)的影響及其驅(qū)動(dòng)降水格局改變的機(jī)制，與赤道位置SAI的模擬結(jié)果高度吻合。
圖3.SAI調(diào)控中國(guó)“南澇北旱”格局的機(jī)制示意圖
圖4.1991年皮納圖博火山爆發(fā)后中國(guó)降水異常觀(guān)測(cè)分析
研究在統(tǒng)一模式框架下綜合比較了三類(lèi)SRM方案以及中等減排情景對(duì)中國(guó)水資源的潛在影響，強(qiáng)調(diào)未來(lái)氣候干預(yù)策略需統(tǒng)籌全球溫控目標(biāo)與區(qū)域水文效應(yīng)，高度重視不同方法的差異化風(fēng)險(xiǎn)。作為目前研究最充分的地球工程方案之一，赤道SAI不僅有助于快速緩解全球變暖、為深度減排爭(zhēng)取關(guān)鍵窗口期，還可能為中國(guó)水資源管理提供更可持續(xù)的水文環(huán)境。研究人員也強(qiáng)調(diào)，SAI等氣候干預(yù)手段絕不能替代根本性減排措施，因其既未針對(duì)氣候變化的成因（二氧化碳溫室效應(yīng)）采取行動(dòng)，也可能對(duì)地球系統(tǒng)其他組分帶來(lái)不可預(yù)見(jiàn)的影響。但作為國(guó)際前沿領(lǐng)域，通過(guò)地球系統(tǒng)模式理解地球工程的區(qū)域影響及其機(jī)制，將為人類(lèi)應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)提供重要的前瞻性科學(xué)依據(jù)。
研究成果以“氣候干預(yù)對(duì)中國(guó)水資源南北分異的差異化影響”（Divergent impacts of climate interventions on China’s north-south water divide）為題，于9月4日發(fā)表于《通訊·地球與環(huán)境》（Communications Earth & Environment）。
清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院博士后張瀟為論文第一作者，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院助理教授范遠(yuǎn)超為論文通訊作者。論文共同作者包括挪威NORCE研究中心研究員杰里·齊普特拉（Jerry Tjiputra）、挪威科技大學(xué)研究員海倫·穆里（Helene Muri）、中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院研究員陳喬。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目、挪威研究理事會(huì)項(xiàng)目、水利部長(zhǎng)江治理與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金以及重慶市水利局與四川省區(qū)域創(chuàng)新合作項(xiàng)目等多個(gè)項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s43247-025-02708-0
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李華山
審核：郭玲
