地學(xué)系喬納森·懷特副教授發(fā)文揭示亞馬遜南部熱帶雨林對(duì)濕季的觸發(fā)機(jī)制
清華新聞網(wǎng)7月25日電 7月21日，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系喬納森·懷特（Jonathon Wright）副教授等在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》 (Proceedings of the National Academy of Sciences USA) 期刊上發(fā)表了題為“亞馬遜南部熱帶雨林觸發(fā)濕季的開(kāi)始”(Rainforest-initiated wet season onset over the southern Amazon)的論文。該研究首次以觀(guān)測(cè)證據(jù)證明了熱帶雨林蒸騰作用在觸發(fā)南美洲的干濕季轉(zhuǎn)換中發(fā)揮著核心作用，而非僅僅響應(yīng)降雨的季節(jié)性周期。喬納森·懷特副教授是該論文的第一作者，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的付容教授為該論文的通訊作者。
熱帶雨林的健康狀況取決于降雨量和干季長(zhǎng)度。在亞馬遜南部地區(qū)，降水量和干季長(zhǎng)度均趨近于維持熱帶雨林健康的臨界點(diǎn)。農(nóng)業(yè)擴(kuò)張和干季變長(zhǎng)使得該地區(qū)熱帶雨林在氣候變化面前十分脆弱，引發(fā)了人們對(duì)超越臨界點(diǎn)后熱帶雨林生存的擔(dān)憂(yōu)。由于亞馬遜熱帶雨林對(duì)全球生物多樣性、碳循環(huán)和大氣水循環(huán)都至關(guān)重要，這個(gè)臨界點(diǎn)不僅威脅到局部的生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)發(fā)展，而且還會(huì)在其他方面嚴(yán)重地?fù)p害全球系統(tǒng)。而過(guò)去十五年間反復(fù)出現(xiàn)的極端干旱也增加了人們理解該地區(qū)降雨季節(jié)變化背后根本原因的迫切性。
該項(xiàng)研究匯集了氣候動(dòng)力學(xué)、衛(wèi)星遙感、氣候模式和大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域的研究人員組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)來(lái)回答以下問(wèn)題：亞馬遜南部的熱帶雨林在降雨季節(jié)性周期中是主動(dòng)還是被動(dòng)的參與者？盡管已有模式模擬表明是熱帶雨林蒸騰作用觸發(fā)了濕季的開(kāi)始，但是相應(yīng)的觀(guān)測(cè)證據(jù)不夠充分，關(guān)鍵的機(jī)制也不明確。在該研究中，一系列的獨(dú)立衛(wèi)星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)為熱帶雨林蒸騰作用觸發(fā)亞馬遜南部的濕季的開(kāi)始這一觀(guān)點(diǎn)提供了明確的證據(jù)（如圖1所示）。衛(wèi)星觀(guān)測(cè)到的熱帶雨林上空水汽同位素成分是揭示這一結(jié)論的關(guān)鍵信息。這些同位素比值如同“指紋”一樣將熱帶雨林的蒸騰作用與海洋的蒸發(fā)作用的貢獻(xiàn)區(qū)分開(kāi)。衛(wèi)星觀(guān)測(cè)的其它輔助數(shù)據(jù)還揭示了熱帶雨林蒸騰作用是通過(guò)淺對(duì)流云到達(dá)大氣，而不是之前普遍認(rèn)為的通過(guò)深對(duì)流風(fēng)暴的途徑。這些淺對(duì)流云和混合空氣為強(qiáng)風(fēng)暴的發(fā)展提供了條件，有效地維持了濕季強(qiáng)降雨。
圖1 亞馬遜南部地區(qū)干濕季轉(zhuǎn)換。
該項(xiàng)研究獲得的新發(fā)現(xiàn)在促進(jìn)亞馬遜南部雨林地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展方面為決策者提供了十分有價(jià)值的信息，也為氣候科學(xué)家改進(jìn)該地區(qū)的氣候模式提供了指導(dǎo)。氣候模式尤其是全球模式難以對(duì)熱帶雨林蒸騰作用和淺對(duì)流過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬。熱帶雨林蒸騰作用和淺對(duì)流過(guò)程在觸發(fā)濕季開(kāi)始中的核心作用表明：預(yù)測(cè)該地區(qū)未來(lái)氣候演變模型的能力可由其模擬熱帶雨林蒸騰作用和淺對(duì)流過(guò)程的水平來(lái)判斷。
喬納森·懷特（Jonathon Wright）副教授于2012年就職于清華大學(xué)地學(xué)系，主要研究大氣中水和能量循環(huán)。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委“海外及港澳學(xué)者合作研究基金”的支持。
文章鏈接：http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1621516114
供稿：地學(xué)系 編輯：襄樺
