季风是地球气候系统的重要特征之一，它的变化深刻影响着人类生产和生活，因而季风及其变化机制的研究一直是全球变化研究领域的热点之一。已有研究发现，大气CO₂浓度上升产生的辐射强迫效应通过改变大气能量收支，影响大气热力状况和大气运动，继而引起季风变化。另一方面，大气CO₂浓度升高还会改变植被生长，如导致植被气孔导度降低和叶面积增加。这些植被生理过程的改变将如何进一步影响气候尤其是季风系统？目前学术界对于这一重要科学问题仍缺乏了解。

北京大学城市与环境学院朴世龙教授团队利用参与第五次国际耦合模式比较计划的多个地球系统模型，解耦了未来大气CO₂浓度升高的辐射强迫效应和植被生理响应对全球陆地7个季风区（南亚、东亚、澳大利亚、北美、南美、北非和南非）降水和径流的影响。研究表明，在北美、南美以及澳大利亚季风区，CO₂浓度升高的植被生理效应对区域年降水量变化的影响相当于其辐射强迫效应的0.4~2.5倍（图1）。更重要的是，在大部分季风区，CO₂浓度升高导致的年径流量增加量大于降水增加，这主要源于植被生理响应所引起的蒸散发降低（图1和图2）。研究还发现，CO₂浓度上升可能导致季风期和径流丰沛期的延长。该成果有助于深入理解植被在气候系统中的作用，并为阐明大气CO₂浓度升高背景下的季风变化提供了新视角。

图1. 全球陆地季风区年降水、径流和蒸散发变化（背景地图中浅绿色和浅蓝色区域为7个季风区所在位置）

图2. 全球季风区降水和径流变化驱动过程示意图（VEG代表植被生理效应，RAD代表辐射强迫效应。绿色箭头表示对径流变化为正贡献，红色箭头表示对径流变化为负贡献）
该研究成果以“Vegetation forcing modulates global land monsoon and water resources in a CO₂-enriched climate”为题发表于《自然-通讯》（Nature Communications）杂志（doi:10.1038/s41467-020-18992-7）。北京大学城市与环境学院博士后崔江鹏为第一作者，朴世龙为通讯作者。