我校科研团队《Science Advances》发文揭示全球森林损失加剧气象干旱的内在机理

在全球变化驱动的水文循环演变背景下，森林作为陆地生态系统的核心，其覆盖变化对全球水分再分配具有深远影响。近日，河海大学地球科学与工程学院吴太夏教授领衔的水资源环境遥感研究团队，在《Science Advances》发表题为“Forest loss intensifies meteorological drought in over half of Earth’s climate zones”的研究成果。该研究首次系统性地评估了全球森林损失对不同气候带气象干旱的影响，并揭示了其背后的陆-气相互作用反馈机制（图1）。

自1990年以来，全球约4.2亿公顷森林消失，规模相当于亚马逊雨林的八倍。这种大尺度森林损失并非均匀分布，而是高度集中于北方高纬、热带边缘和人类活动强烈区域。尽管已知森林损失会通过扰动地表能量平衡，改变区域降水和气温格局，但在降水格局复杂的气候系统中，这种效应是短期扰动还是会累积放大为气象干旱，学术界此前仍缺乏明确证据。此外，不同气候带的生物物理过程复杂多样，阻碍了对森林损失引发气候响应机制的全面而统一的理解。

图1 森林损失驱动气象干旱的陆–气相互作用反馈机制示意图

核心发现：森林损失是气象干旱的“放大器”

研究团队基于全球 3696对森林损失与周围未发生土地利用变化森林配对样点，结合多源遥感数据分析发现：全球超过52%的森林损失区域出现了气象干旱显著加剧的现象。过去20年，北方地区气象干旱发生率上升了5%，其加剧程度是热带地区的3倍。干旱加剧尤为显著的区域集中在加拿大中东部、北欧、亚洲北部和南部、中非以及巴西东南部。造成这一现象的核心机制是地表能量平衡的变化（图2）。同时，考虑到仅依赖平均干旱指数可能掩盖极端干旱事件，研究进一步量化了干旱事件的发生次数与严重程度，从而为在全球尺度上的跨区域比较提供了稳健的分析框架。

图2 2001-2020年不同气候带（北方、温带和热带）的森林损失对干旱指数（scPDSI和SPEI-1）的影响及其区域平均值

机理揭秘：地表能量因子之间的协同与权衡效应

研究团队指出，森林损失通过改变地表反照率与潜热通量打破了地表能量平衡，但在不同气候带的表现形式各异。在北方森林损失区域：潜热减少与反照率增加的叠加效应导致降水显著减少。此时，降水负效应是气象干旱加剧的主要原因。而在热带森林损失区域：潜热减少引发的升温效应超过了反照率增加带来的降温作用，呈现出“温增、雨降”的双重驱动模式。相比之下，温带森林损失区域并未观察到显著的气象干旱加剧现象，这表明该地区降水减少和地表温度增加幅度较小，尚不足以改变区域气象干旱状况。

科学启示：因地制宜地实施森林恢复管理策略

研究强调，由于不同气候区生态系统的抗逆性差异巨大（如热带雨林恢复力较强，热带稀树草原气候区和北方生态系统的恢复力较弱），因此有必要针对不同气候区制定差异化的森林与生态管理策略：如加强原生森林保护、推进主动生态修复、提升森林景观连通性，以有效抵御气象干旱风险。 

论文第一作者为河海大学地球科学与工程学院博士生李欣涛，通讯作者为吴太夏教授（共同第一作者）和自然资源部国土卫星遥感应用中心唐洪钊研究员，合作者包括中国科学院空天信息创新研究院王树东研究员、澳大利亚塔斯马尼亚大学Vincent Lyne教授、河海大学地球科学与工程学院王雪鸽以及安徽理工大学夏可。本研究由国家自然科学基金项目（42471341）资助。 

论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adv7998