海洋环流减弱可能会减缓北极气温的上升
北极的变暖速度是全球平均水平的3～4倍。然而，新的研究表明，到本世纪末，一股关键洋流的减弱可能会使预计的北极变暖减少2℃。
多年来，科学家们一直警告说，不加控制的北极变暖可能会导致毁灭性的后果。美国加州大学河滨分校领导的一项新研究分析了大西洋经向翻转环流（AMOC）减弱可能对北极气候产生的影响，在一定程度上缓解了对这些严重后果的担忧。相关成果以“大西洋经向翻转环流减弱对北极放大效应的影响”（Impacts of Atlantic meridional overturning circulation weakening on Arctic amplification）为题发表在《美国科学院院刊》上。
研究人员指出，“AMOC是气候系统的重要组成部分，它将热量输送到全球各地。研究发现，AMOC的减弱减少了到达北极的热量，从而减缓了气候变暖的速度。”
虽然AMOC减弱可能会略微减缓北极变暖，但研究人员警告说，它可能会导致其他气候破坏。其中最令人担忧的是热带辐合带的潜在变化。如果这条雨带向南移动，依赖其降雨的地区可能会经历更频繁的干旱，影响农业和供水。
论文共同作者、加州大学河滨分校气候变化副教授Wei Liu强调了AMOC在全球气候变化中的复杂性。“AMOC的减弱可能会暂时缓解北极气候，但这并不是一个简单的好消息。对北极和全球的生态系统和天气模式的总体影响可能仍然是严重的。”
研究小组使用了一个耦合气候模式，该模式综合了海洋、大气、陆地和海冰之间的相互作用。研究人员通过运行两种模拟来分离AMOC的影响：一种模拟允许AMOC在温室气体增加的影响下减慢速度，另一种模拟则通过从北大西洋移除淡水以增加盐度来人为维持AMOC的强度。
研究人员说：“模拟使我们能够清楚地看到未来北极变暖有多少与AMOC的减弱有关。即使减弱会使变暖程度降低几度，但对北极生态系统和全球气候系统的总体影响仍然很严重。”
展望未来，研究人员表示：“虽然AMOC的减弱可能会带来一些短期效益，但其更广泛的影响表明，即使是海洋环流的微小变化也会对整个地球产生连锁反应。气候变化远非一个地区的问题，北极和世界的未来取决于我们今天如何应对。”
植物吸收的二氧化碳比之前估计的多31%
通过陆地植物的光合作用从大气中清除的CO2量被称为陆地总初级生产力（GPP），它代表了地球上陆地与大气之间最大的碳交换。
最新研究表明，植物吸收的CO2比以前估计的多31%，使全球每年的GPP增加到157 Pg。这项研究使用羰基硫化物（OCS）作为光合作用的替代物，突出了热带雨林作为碳汇的关键作用，并强调了准确的光合作用建模对于气候预测的重要性。
这项研究发表在《自然》杂志上，预计将增强用于预测气候趋势的地球系统模型，并强调自然碳汇在减少温室气体排放方面的关键作用。
由美国康奈尔大学领导的科学家团队在美国能源部橡树岭国家实验室的支持下，利用新的模型和测量数据，评估出陆地GPP为每年157 Pg，高于40年前确定的120 Pg的估计值，目前大多数地球碳循环的估计值都采用了这一估计值。
研究人员开发了一个综合模型，用于追踪OCS从空气进入叶片叶绿体（植物细胞内进行光合作用的工厂）的过程。研究小组通过跟踪OCS来量化光合作用活动。这种化合物通过叶片的路径与CO2相同，与光合作用密切相关，而且比CO2扩散更容易跟踪和测量，因此，OCS被用作植物和叶片水平的光合作用替代物。研究表明，OCS非常适合估算大尺度和长时间的光合作用，使其成为全球GPP的可靠指标。
泛热带雨林是先前估计与新数据之间最大的差异所在，地面测量也证实了这一发现。研究表明，雨林是一个比以前利用卫星数据估计的更为重要的天然碳汇。
要预测未来的气候变化，就必须了解陆地生态系统，特别是拥有大量木材生物量的森林能够储存多少碳。研究人员表示：“利用可靠的全球尺度观测来确定对全球碳增殖率的估计，是改进未来大气CO2含量及其对全球气候影响的预测的关键一步。”
研究表明，将叶片间传导等关键过程纳入光合作用模型表述中非常重要。美国能源部热带地区下一代生态系统实验的目标是推进热带森林碳循环对气候变化响应的模型预测。这些结果可为新模型的开发提供信息，从而减少热带森林GPP预测的不确定性。
火灾正在削弱全球陆地碳汇
10月3日，《自然·地球科学》（Nature Geoscience）发表题为“升温1.5℃之前火灾会削弱陆地碳汇”（Fire Weakens Land Carbon Sinks Before 1.5℃）的文章指出，火灾驱动的环境与生态变化已经在降低全球碳汇的有效性，这表明目前的气候模型因为没有充分反映或忽略了火灾，从而低估了实现全球气候目标所面临的挑战。
为了避免气候变化的最严重影响，《巴黎协定》要求各国通过紧急减少温室气体排放，努力将全球变暖限制在1.5℃以内。然而，1.5℃温控目标和剩余碳预算的估算模型通常缺乏对火灾、植被和碳之间的反馈进行考虑，而这些反馈对于理解生态系统未来的恢复能力非常重要。此外，随着气候变化的加剧，火灾格局正在日益破坏生态系统及其碳储存，但目前还没有研究探讨火灾之类的反馈变化对陆地碳汇的影响。来自英国气象局、生态与水文中心、巴西国家太空研究院等机构的科研人员，使用耦合了氮限制、动态植被与火的陆地表面模型，探讨不同全球变暖情景下火灾格局变化对陆地碳汇的影响。
研究结果表明：①随着未来的火灾格局因气候变化而变化，额外的火-植被反馈可能会降低全球碳汇储存碳的能力。②在全球温度比工业化前水平高出1.07℃（0.8～1.34℃）时，火灾开始显著影响全球碳储量，当前火灾已经在降低陆地碳汇的有效性方面发挥了主要作用。③与之前的估算相比，气候模型中考虑火灾会导致剩余碳预算减少，在1.5℃和2℃温升情景下分别减少25 GtCO2和64GtCO2。④虽然将升温限制在1.5℃以内对于避免气候变化的最严重影响仍然至关重要，但在许多情况下，地球已经达到了富含碳和生物多样性的生态系统发生重大变化的地步。
季节内振荡对南亚边缘海夏季风爆发的未来变化具有显著影响
南亚边缘海由阿拉伯海、孟加拉湾和南海等三个子区域组成，它是亚洲热带夏季风最早建立的地区。南亚边缘海夏季风的爆发标志着当地雨季的开始，其爆发时间的早晚直接影响周围陆地居民对渔业和农业发展的规划，是相关政策制定的重要参考。因此，揭示和理解南亚边缘海夏季风爆发时间在未来全球变暖的背景下将如何变化，具有重要的理论和现实意义。
南京信息工程大学王璐教授团队基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）提供的高排放情景模拟数据揭示出，阿拉伯海夏季风爆发未来将提早，而孟加拉湾和南海夏季风爆发未来将推迟。那么，为何如此相邻的季风区之间竟表现出截然相反的未来变化呢？传统观点认为海-陆热力差异的未来变化是造成亚洲热带季风爆发未来变化的原因，但这种大尺度因子并不能很好地解释这一现象。王璐教授的研究指出，春季第一支北传季节内振荡（NMISO）的未来变化是导致季风爆发时间未来迟早变化的重要调控因子：在未来变暖背景下，阿拉伯海地区的NMISO建立将提早，这会导致阿拉伯海季风爆发提早，而孟加拉湾和南海地区的NMISO建立将推迟，这会导致孟加拉湾和南海季风爆发推迟。该研究从季节内变率这一新角度探讨了季风爆发的未来变化，为季风爆发预估的研究提供了新视角。
研究进一步阐明了不同子区域NMIISO未来迟早变化的物理机制。首先，全球变暖会造成对流层上层增暖在热带地区显著超过热带外地区，这会加强南亚地区上空的西风，进而造成该区域的东风垂直切变建立推迟，从而有利于推迟NMISO的建立。同时，全球变暖下表面增暖的典型空间分布有利于阿拉伯海地区NMISO的建立提早。一方面，热带东太平洋海表面温度未来将显著增暖（即El Niño型增暖），这会减弱沃克环流、造成海洋性大陆出现异常下沉，由此导致的海洋性大陆上空负的非绝热加热异常会通过Gill响应，引起孟加拉湾低层反气旋性环流；另一方面，阿拉伯半岛地表温度未来将显著增暖，这会在局地激发出低层气旋性环流。在孟加拉湾反气旋和阿拉伯半岛气旋的共同作用下，阿拉伯海地区未来将出现低层南风加强和水汽增加，二者均有利于NMISO的提早建立。
与以往研究中仅关注全球变暖引起的大尺度背景场变化对季风爆发的作用不同，本研究强调指出大气季节内振荡是链接背景场未来变化和季风爆发未来变化的关键桥梁，这为理解亚洲季风的未来变化机理提供了新的认识。此外，研究揭示出的南亚边缘海不同子区域季风爆发未来将出现相反的迟早变化，这对亚洲人民的生产生活有重要指导意义，也有助于全球变暖相关适应政策的制定。相关成果发表在《气候学报》上。
蒙古高原夏季干旱趋势的归因
近年来，蒙古高原经历了显著的干旱趋势，对脆弱的生态系统和水资源造成了深远影响。草原退化、湖泊消失和水资源短缺等问题日益严重，威胁到牧民的生计和整个生态环境。尽管这些变化引发了广泛关注，但关于干旱的主要成因，学术界尚存争议：是全球变暖等外部强迫因素主导了干旱，还是气候系统内部变率发挥了更大的作用？
中国科学院大气物理所李钰岚博士生、龚海楠副研究员、王林研究员以及云南大学陈文教授近期发表的一项研究，采用初始条件大样本集合与动力调整方法，深入探讨了蒙古高原干旱趋势的驱动机制。研究结果显示，蒙古高原的干旱趋势主要由北大西洋海表温度变暖激发的大气环流异常导致。归因分析表明，由内部年代际变化导致的北大西洋增暖解释了蒙古高原57%的干旱趋势。而由外强迫导致的北大西洋海温增暖通过激发的遥响应过程，抵消了直接热力过程带来的湿润趋势，进一步加剧了蒙古高原的干旱，贡献了43%的干旱趋势。
这项研究为蒙古高原干旱趋势的成因提供了有力的科学依据，定量评估了内部变率与外强迫的相对贡献，尤其是近期内部变率的显著影响。研究强调，在未来的气候预测与适应策略中，不仅要考虑全球变暖的直接影响，还需关注气候系统的内部变率，尤其在干旱区的预测和应对中具有重要意义。上述成果发表在《环境研究快报》上。
基于多套大气再分析及CMIP6模式数据 揭示北太平洋和北大西洋涛动对华南春季降水年际变化的协同影响
我国春季降水主要分布于华南地区，其较强的降水年际变化严重影响该区域生态、农业和经济的可持续发展。研究华南春季降水年际变化的影响机制对提升我国季节性气候预测水平和防灾减灾能力具有重要科学和实际意义。
中国科学院大气物理所LASG实验室博士生郝沙彬与导师毛江玉研究员及李剑东研究员、刘屹岷研究员和吴国雄院士基于多套再分析资料和CMIP6模式模拟结果，揭示了北半球中高纬海平面气压变率中两个关键环流模态北太平洋涛动（NPO）和北大西洋涛动（NAO）对华南春季降水年际变化的协同影响及机制。该研究指出，1901—2014年气候平均的春季降水量和年际变率标准差在华南地区均最大。华南春季降水与春季NPO和NAO在年际尺度上分别呈现出显著正相关与负相关关系，说明NPO正位相（负位相）往往导致华南春季降水偏多（偏少），NAO负位相（正位相）则导致降水偏少（偏多）。合成分析表明，华南春季降水受到NPO和NAO不同位相组合的协同影响。
在NPO正位相和NAO负位相同时出现的NPO+/NAO−异相组合期间，北太平洋偶极型环流模态显著增强，表现为副热带海平面气压负异常和中纬度海平面气压正异常均强于单独NPO正位相阶段。副热带反气旋西伸随即在华南地区引起低层水汽辐合和高层辐散，有利于降水偏多。另一种异相组合NPO−/NAO+期间情况与之相反。相比之下，两种同相组合NPO+/NAO+和NPO−/NAO−对华南春季降水没有明显影响，因为与NPO相应的北太平洋偶极型环流异常模态倾向于被NAO引起的环流异常部分抵消削弱。参与CMIP6的三个气候模式历史模拟结果很好地再现了春季NPO和NAO对华南春季降水的单独和协同影响及其物理机制，从而证实上述再分析结果是合理可信的。上述研究成果已于近期发表于《气候动力学》。
中国东部夏季降水主模态的年代际转变及海冰的影响
我国东部夏季在近些年发生了严重的洪涝干旱等气象灾害，引起了广泛的关注，表明近些年夏季降水变率较大，可能发生了年代际突变。近期南京信息工程大学大气科学学院王会军院士研究团队利用最新的观测数据，对1981—2020年中国东部夏季降水进行EOF和7年滑动平均分析，发现在2000年代初主模态发生了年代际转变，从“华南-江淮”偶极型分布转变为“长江流域”型降水分布。进一步研究发现，春季喀拉海海冰和格陵兰海冰的变化分别对于前后两个时期主模态的形成有显著的影响。相关成果发表于《地球物理研究杂志：大气》。
对于前期夏季降水（1981—2001年），春季喀拉海海冰减少导致局地海温升高，影响局地热力条件，从而在欧亚大陆西部及其附近区域引起异常气旋。气旋携带来自中低纬度的暖空气以及来自大西洋的水汽，引起在欧亚大陆中部地表气温升高并且降水增加，局地融雪增加，导致雪深减少以及土壤湿度增加，并且可以一直持续到夏季，在局地向上的净热通量增加，导致上空大气的温度变化，伴随着温度梯度的改变，出现由南向北“正-负-正-负”温度梯度分布，从而影响高层纬向风的南北分布，这有利于东亚急流发生南北位移，导致在华南区域降水增多，而江淮流域降水减少，呈现出偶极型降水分布。对于后期降水（2002—2020年），伴随着春季格陵兰海冰减少，在局地形成罗斯贝波源，并激发出罗斯贝波向东向南传播，其经过整个欧亚大陆，一直可以到达西太平洋。波列的传播有利于西太平洋区域出现气旋异常，局地向下的短波辐射减少，从而导致海温降低。冷海温可以一直持续到夏季，局地向上的湍流热通量减少，从而在局地激发出反气旋，其南侧出现气旋异常，这类似于“太平洋-日本”遥相关型（PJ型）分布。在PJ型遥相关型的影响下，长江流域出现水汽辐散，因此在长江流域降水减少，呈现出“长江流域”型降水分布。此外，利用CAM5数值模式也再现了以上的物理过程。
科学家首次评估北半球冰冻圈内陆水体温室气体排放通量
准确评估自然生态系统温室气体排放通量对于实现双碳目标和减缓气候变化具有重要意义。近日，四川大学水利水电学院/山区河流保护与治理全国重点实验室研究员王根绪、副研究员宋春林团队联合国内外学者首次评估了北半球冰冻圈内陆水体温室气体排放通量和格局，并探讨了其对于陆地生态系统碳汇的抵消作用。相关成果于9月27日发表在《科学进展》上。
研究发现，北半球冰冻圈内陆水体CO2、CH4和N2O的年排放通量换算成100年尺度或20年尺度增温潜势的CO2当量合计分别为15或23亿吨。该量级如果放入全球国家尺度温室气体排放量的排行比较，相当于全球第六大排放区，表明冰冻圈内陆水体是重要的温室气体排放源。再将北半球冰冻圈范围的陆地NEE与同区域水体温室气体排放量进行对比，发现无论是净碳排放量还是温室气体CO2当量，冰冻圈内陆水体温室气体排放均超过了陆地NEE，这意味着北半球冰冻圈水体温室气体排放可能已经完全抵消了陆地碳汇。
该研究揭示了内陆水域生态系统对冰冻圈水-陆连续体生物地球化学循环的重要作用并评估了水体温室气体对陆地碳汇的影响，为预测气候变化背景下冰冻圈内陆水体温室气体排放演变趋势奠定重要基础，也有助于制定更有效的温室气体管理和减缓策略。
变暖与干扰改变了北美植被的恢复力
10月8日，《自然·生态与进化》（Nature Ecology & Evolution）发表题为“变暖和干扰影响了北美西北部北极-北方植被的恢复力”（Warming and Disturbances Affect Arctic-boreal Vegetation Resilience Across Northwestern North America）的文章指出，全球变暖与野火、干旱和森林砍伐等频繁的干扰，削弱了南部北方森林中许多植物群落的恢复力，将对北极吸收CO2的作用产生严重影响，导致在不久的将来该地区从碳汇转变为碳源。
近年来高纬度地区快速变暖，并且干扰不断增加，造成了植被普遍迁移并给未来碳收支带来不确定性。更好地预测植被动态及其功能需要表征植被的恢复力，以阐明生态系统从扰动中恢复的能力。来自美国俄亥俄州立大学、犹他大学、北亚利桑那大学等机构的科研人员，利用遥感绿色度的时间自相关，量化了2000—2019年阿拉斯加和加拿大西部植被绿化率的细微变化，以评估植被从小规模波动与大规模损失中恢复的速度。
研究结果表明：①南部的北方森林植被恢复力显著下降，包括呈现绿化趋势的森林，而北极冻土带大部分地区植被恢复力增加。火灾、干旱与高温可能导致南部地区的恢复力下降，而养分供应的变化可能有助于北极其他地区的植被茁壮成长。②气候温暖、干燥、植被茂密的高海拔地区最容易受到恢复力下降的影响。然而，目前的气候模型对植被变化与碳动态如何相互作用仍缺乏共识。③研究证明，气候变暖与干扰已经改变了植被的恢复力，潜在地破坏了未来气候下高纬度地区碳吸收长期增长的预期。未来需要继续改进对生态系统变化的预测，并倡导更多的实地工作来验证遥感数据。
气候变化对健康的威胁创历史新高
近日，《柳叶刀人群健康与气候变化倒计时2024年报告》发布显示，气候变化对健康的威胁创历史新高，地球上没有任何个人或经济体能幸免于气候变化对健康的威胁。报告呼吁，将用于化石燃料投资的数万亿美元转而用于保护人们的健康、生命和福祉。研究结果必须促使全球金融体系进行以健康为中心的转型，将资源从以化石燃料为基础的经济转向零排放的未来。
这是该系列报告的第八个年度报告，其中的全球最新发现显示，全球人民都面临着快速变化的气候对健康和生存造成的创纪录的威胁。值得关注的是，在监测健康威胁的15项指标中，有10项指标创下令人担忧的新纪录。
2023年，与没有气候变化的情况相比，人们前所未有地平均遭受比预期多50天的威胁健康的高温。极端干旱影响全球48%的陆地，达到有记录以来的第二高水平，与1981—2010年期间相比，热浪和干旱频发导致每年遭受中度至重度粮食危机的人数增加1.51亿。
作者谴责那些继续“火上浇油”的政府和公司，投资化石燃料，导致能源相关的温室气体排放量创历史新高，以及多年来迟迟不采取适应措施，缩小全球人民的生存机会。
报告强调，有实现净零排放和确保健康未来的财政资源。然而，各国政府和公司却在化石燃料补贴和投资上花费数万亿美元，加剧了气候变化，而这些资金本可以转而用于清洁可再生能源以及有益于人们健康、生计和福祉的活动。
作者认为，研究结果必须促使全球金融体系进行以健康为中心的转型，将资源从以化石燃料为基础的经济转向零排放的未来。通过改善能源获取和安全性、提供更清洁的空气和水、促进更健康的膳食和生活方式以及创造更可持续的就业机会，迅速带来健康和经济效益。
随着气候变化带来的多重健康威胁打破历史纪录，报告呼吁，将花费在化石燃料上的数万亿美元转而用于推动向温室气体净零排放经济的快速、公平过渡，而不是继续损害全球数十亿人的健康。
报告项目执行主任、伦敦大学学院Marina Romanello博士警告道：“今年对气候行动不作为造成的迫在眉睫的健康威胁的盘点，揭示了我们八年监测工作以来最令人担忧的情况。2023年再次打破气候变化纪录——极端热浪、致命天气事件和毁灭性野火影响着全球所有人。地球上没有任何个人或经济体能幸免于气候变化对健康的威胁。化石燃料的无情扩张和创纪录的温室气体排放量加剧了这些危险的健康影响，并有可能逆转迄今为止取得的有限进展，使健康的未来变得更加遥不可及。”
她补充道：“尽管存在着这样的威胁，但我们看到财政资源仍继续投入到损害人群健康的领域。重新调配每年投资或补贴化石燃料行业的数万亿美元，将为实现向清洁能源和能源效率的公平、公正过渡提供机会，带来一个更健康的未来，最终惠及全球经济。”
《柳叶刀人群健康与气候变化倒计时2024年报告》年度报告由惠康基金会资助，与世界卫生组织密切合作编写，代表了包括世界卫生组织和WMO在内的全球57个学术机构和联合国机构的122位顶尖专家的工作成果。该报告在《联合国气候变化框架公约》缔约方会议第二十九届会议召开之前发布，对健康与气候变化之间的联系进行了最新评估，包括对极端降水、煤炭资产搁浅、树木覆盖损失、沙尘暴、夜间温度升高和睡眠时长缩短，以及气候与健康教育和培训等新指标的记录。
（《气候变化动态》编辑组）
