自二十世紀八十年代以來，北非薩赫勒地區的夏季降水大幅增加，這與亞洲硫酸鹽氣溶膠排放增加和歐洲排放減少的顯著分化趨勢相吻合（圖1）。大量的研究工作表明，歐洲和北美人為氣溶膠減少會引起的半球間溫度梯度增加，以及與之相關的熱帶輻合帶ITCZ緯向移動，對薩赫勒地區的夏季降水有著顯著影響，而目前尚不清楚亞洲硫酸鹽氣溶膠的增加是否對該地區夏季降水有著遠程的影響？

最近，中國科學院地球環境研究所氣候變化集成-模擬-同化-預測團隊（CLIMAP）聯合挪威國際氣候研究中心Gunnar Myhre教授、杜克大學 Drew?Shindell教授、布魯克海文國家實驗室Yangang Liu教授等，利用降水驅動響應模式比較計劃（PDRMIP）的全球氣候模型，研究了歐洲硫酸鹽減少（EASD）和亞洲硫酸鹽增多（AASI）對撒哈拉以南非洲夏季降水的影響及其物理機制。研究結果表明：AASI和EASD都增強了薩赫勒地區的夏季降水；歐洲上空硫酸鹽氣溶膠的減少引起歐洲和撒哈拉沙漠對流層低層的變暖以及ITCZ向北移動，增強了西非季風，從而增加了薩赫勒地區的降水；而亞洲硫酸鹽氣溶膠的增加引起中緯度西風急流南移，增加了低緯度西風及北大西洋向西的水汽傳輸，進而引起薩赫勒地區降水的顯著增加。進一步分析第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）在不同排放情景下的歷史模擬和未來預測，強化了亞洲人為氣溶膠氣候影響的結果。我們的結果建議在政府干預的中等排放情景下（SSP2-45），亞洲氣溶膠排放的減少會加劇薩赫勒地區的干旱，將可能會主導該地區的降水變化（圖2）。

綜上，我們的結果表明亞洲人為氣溶膠急劇增加可能是近期薩赫勒地區夏季降水恢復的一個重要的驅動因素；同時亞洲人為氣溶膠的動態變化可能會影響該地區降水的未來趨勢。

該項研究成果發表在國際學術期刊Earth’s Future上。郭家寧博士生為第一作者，解小寧研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導專項及國家自然科學基金等項目的資助。

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

圖1, 薩赫勒地區降水與亞洲和歐洲硫酸鹽氣溶膠的關系。(a) GPCP、CRU、UDEL、GPCC和PDRMIP基礎試驗的薩赫勒地區降水(mm/day)年循環。(b) 1979-2020年夏季(6-9月，JJAS)薩赫勒地區降水趨勢(mm/dayper100 years)的空間分布。(c) 來自GPCP、CRU、UDEL和GPCC的薩赫勒地區JJAS降水時間序列。(d) 1980-2020年JJAS歐亞硫酸鹽AOD趨勢的空間格局(per 100 years)

圖2, CMIP6多模式模擬未來薩赫勒地區夏季降水的變化(2021-2100)。(a) SSP3-70, (b) SSP5-85和 (c) SSP2-45