全球季风区是世界人口分布密度最大的地区之一，哺育着全球约三分之二的人口。季风区水循环与水资源的时空演变，不仅直接调控旱涝灾害的时空格局，同时还能够影响生态系统稳定性和人类的生产生活。降水和蒸发之差（P-E）是衡量陆地可用水量的重要指标。已有研究表明，在全球增温背景下，P-E预计在未来将持续增加。然而，既有研究多聚焦于温室气体浓度增加对降水、蒸发及P-E未来变化的影响，而关于其它人为外强迫因素的贡献尚不明确。近年来，随着全球空气污染治理政策的密集出台，包括中国在内的越来越多国家人为气溶胶排放量迅速在减少。由于气溶胶的寿命较短，故减排的气候效应在短期内就能凸显，从而对区域气候系统的变化产生重要影响。气溶胶减排对季风区水资源的影响问题，是气候变化研究需要高度关注的话题。
近日，中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟和应用全国重点实验室江洁副研究员在《Science Bulletin》发表了题为《Aerosol mitigation matters to future water availability in the global monsoon region》的研究论文。该研究基于中等温室气体排放（SSP2-4.5）情景下的分离强迫未来预估试验，揭示了温室气体增加和人为气溶胶减排对全球季风区P-E未来变化的贡献，并阐明了二者影响的异同。结果表明，未来全球季风区P-E的变化态势具有空间异质性，亚非季风区与北美季风区呈现相反的变化趋势。其中，温室气体增加将引起亚非季风区P-E增加、美洲季风区P-E减少。相反，人为气溶胶减排有利于大范围地区P-E的增加趋势，且其对亚非季风区P-E增加趋势的贡献与温室气体强迫作用相当。
物理机制分析表明，在温室气体强迫影响下，气温升高、水汽含量增多，热力过程有利于所有季风区P-E增加。与大气环流相关的动力过程变化则引起美洲季风区P-E减少，抵消了热力过程引起的P-E增加趋势。其中，CO2升高有关的快响应过程主导了美洲季风区与其它季风区P-E变化的差异。人为气溶胶减排影响下，热力过程也有利于P-E增加，但由于导致的升温幅度较温室气体作用偏弱，其增加速率相对较小。人为气溶胶减排主要通过增强半球间热力对比，驱动季风环流增强，促使亚非季风区P-E增多。在热力过程与动力过程共同作用下，SSP2-4.5情景人为气溶胶减排引起的亚非季风区P-E增加幅度与温室气体强迫影响下相当。
上述研究为深入理解人类活动如何影响未来的水循环和水资源变化提供了参考。这一研究结果也表明，适应和应对气候变化的决策需要统筹考虑温室气体排放和人为气溶胶减排的协同作用。
中国科学院大气物理研究所江洁副研究员为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金（42588201）和国家重点研发计划（2020YFA0608902）的共同资助。
温室气体和人为气溶胶强迫下全球季风区陆地可用水量变化的主导模态
论文信息：
Jie Jiang, Tianjun Zhou, Wenxia Zhang. (2025) Aerosol mitigation matters to future water availability in the global monsoon region. Science Bulletin, 2025, 70(14): 2312-2321. 10.1016/j.scib.2025.05.023
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