自二十世纪八十年代以来，北非萨赫勒地区的夏季降水大幅增加，这与亚洲硫酸盐气溶胶排放增加和欧洲排放减少的显著分化趋势相吻合（图1）。大量的研究工作表明，欧洲和北美人为气溶胶减少会引起的半球间温度梯度增加，以及与之相关的热带辐合带ITCZ纬向移动，对萨赫勒地区的夏季降水有着显著影响，而目前尚不清楚亚洲硫酸盐气溶胶的增加是否对该地区夏季降水有着远程的影响？
最近，中国科学院地球环境研究所气候变化集成-模拟-同化-预测团队（CLIMAP）联合挪威国际气候研究中心Gunnar Myhre教授、杜克大学 Drew Shindell教授、布鲁克海文国家实验室Yangang Liu教授等，利用降水驱动响应模式比较计划（PDRMIP）的全球气候模型，研究了欧洲硫酸盐减少（EASD）和亚洲硫酸盐增多（AASI）对撒哈拉以南非洲夏季降水的影响及其物理机制。研究结果表明：AASI和EASD都增强了萨赫勒地区的夏季降水；欧洲上空硫酸盐气溶胶的减少引起欧洲和撒哈拉沙漠对流层低层的变暖以及ITCZ向北移动，增强了西非季风，从而增加了萨赫勒地区的降水；而亚洲硫酸盐气溶胶的增加引起中纬度西风急流南移，增加了低纬度西风及北大西洋向西的水汽传输，进而引起萨赫勒地区降水的显著增加。进一步分析第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）在不同排放情景下的历史模拟和未来预测，强化了亚洲人为气溶胶气候影响的结果。我们的结果建议在政府干预的中等排放情景下（SSP2-45），亚洲气溶胶排放的减少会加剧萨赫勒地区的干旱，将可能会主导该地区的降水变化（图2）。
综上，我们的结果表明亚洲人为气溶胶急剧增加可能是近期萨赫勒地区夏季降水恢复的一个重要的驱动因素；同时亚洲人为气溶胶的动态变化可能会影响该地区降水的未来趋势。
该项研究成果发表在国际学术期刊Earth’s Future上。郭家宁博士生为第一作者，解小宁研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导专项及国家自然科学基金等项目的资助。
Guo, J.,Xie, X.*, Myhre, G., Shindell, D., Kirkevag, A., Iversen, T., Samset， B. H., Shi, Z., Li, X., Sun, H., Liu, X., Liu, Y. (2024). Increased Asian sulfate aerosol emissions remarkably enhance Sahel summer precipitation, Earth’s Future, 12, e2024EF004745.
https://doi.org/10.1029/2024EF004745
图1, 萨赫勒地区降水与亚洲和欧洲硫酸盐气溶胶的关系。(a) GPCP、CRU、UDEL、GPCC和PDRMIP基础试验的萨赫勒地区降水(mm/day)年循环。(b) 1979-2020年夏季(6-9月，JJAS)萨赫勒地区降水趋势(mm/dayper100 years)的空间分布。(c) 来自GPCP、CRU、UDEL和GPCC的萨赫勒地区JJAS降水时间序列。(d) 1980-2020年JJAS欧亚硫酸盐AOD趋势的空间格局(per 100 years)
图2, CMIP6多模式模拟未来萨赫勒地区夏季降水的变化(2021-2100)。(a) SSP3-70, (b) SSP5-85和 (c) SSP2-45
