近日，王雪梅教授研究團隊在國際著名期刊《npj Climate and Atmospheric Science》上發表最新研究成果《Precipitation trend increases the contribution of dry reduced nitrogen deposition》，揭示全球氣候變化驅動的降雨格局改變顯著影響大氣銨氮乾濕沉降分配。
大氣氮沉降是全球氮生物地球化學循環的重要部分，包含硝氮 (NOy)和銨氮 (NHx)兩種形式。近年來隨著氮氧化物的有效控制，銨氮的大氣沉降日益關鍵，尤其是干沉降，對植物生長構成了巨大威脅。數據顯示，自1980年以來，我國NHx干沉降通量以每年4.5%的速率在上升。與等量NHx濕沉降相比，NHx干沉降對植物生長的威脅更大。因此，理清NHx干沉降的驅動因素對於評估大氣氮循環及其生態效應具有重要科學意義。
排放和降雨是影響大氣氮沉降時空分布格局的重要因素。本研究基於空氣品質模式WRF-EMEP模擬結果，建立NHx沉降與人為前體物(NH3、SO2和NOx) 排放的線性響應關係，發現人為前體物排放的變化不是NHx干沉降持續增加的主導因素。而基於觀測數據發現，降水格局的變化，即小雨頻率減少和連續降雨事件（降雨連續兩天或以上）的增加，導致排放到大氣中的NH3更多以干沉降形式回到地表。為了綜合表徵降雨格局變化對NHx沖刷的影響，本研究定義了一個新的參數—降雨沖刷係數PSI(Precipitation Scavenging Index=小雨頻率/連續降雨事件頻率)。結果顯示，自1980年以來，我國降雨格局發生了顯著變化，降雨沖刷能力不斷下降(圖1)，驅動了大氣NHx干沉降貢獻在不斷增加。進一步結合不同氣候變化路徑下（RCP4.5和RCP8.5）的降雨和排放數據，本研究預測2030-2100年間我國NH3排放趨於平穩的情況下，儘管NHx總沉降通量變化不大，然而由於降雨沖刷能力進一步下降，將導致我國NHx干沉降持續攀升。
（圖1歷史(1985-2015)和未來(2030-2100)降雨沖刷係數(PSI)變化時間序列）
更為重要的是， NHx干沉降在NHx總沉降中貢獻不斷增加的現象並不是中國特有的，大氣氮沉降熱點地區北美和歐洲的數據同樣發現，在NH3排放趨於平穩或略有下降的情況下，NHx干沉降貢獻從~30%增加到~35%，全球氣候變化背景下降水格局的改變同樣是這些地區NHx干沉降上升的主導驅動因素。本研究強調了降水格局（強度和持續時間）的變化在銨氮乾濕沉降分配中發揮了重要的作用(圖2)，這與以往大多數研究的結果有所不同，以往研究更多考慮降水量變化的影響，指出氣候變化對NHx沉降影響相對較小。本研究結果有利於重新審視NHx干沉降在全球氮循環中的重要性，強調迫切需要從基於NHx沉降總量的控制策略轉向針對NHx干沉降的更嚴格的NH3排放控制，以減輕NHx潛在的負面生態影響。
（圖2氣候變化驅動的降雨格局改變影響大氣NHX乾濕沉降分配示意圖）
該研究論文第一作者為王雪梅教授團隊陳偉華助理研究員和中山大學大氣科學學院賈世國副教授，通訊作者為王雪梅教授和邵敏教授。該研究得到了國家自然科學基金創新研究群體項目(42121004)等項目的資助。《npj Climate and Atmospheric Science》（自然合作期刊-氣候與大氣科學）是Nature出版集團旗下於2018年創辦的新期刊，旨在發表氣候學和大氣科學領域的高水平創新性研究成果，屬於氣象學領域國際頂級的學術期刊之一，最新影響因子為9.448（中科院1區）。
論文連結：Chen, W.H.#, Jia, S.G.#, Wang, X.M.*, Shao, M.*, Liao, W.H., Guenther, A., Flechard, C., Yu, P.F., Zhong, B.Q., Chang, M., Wang, W.W., Mao, J.Y., Liu, X.J., Yu, G.R., Carmichael, G. Precipitation trend increases the contribution of dry reduced nitrogen deposition. npj Climate and Atmospheric Science, 2023, 6, 62, https://www.nature.com/articles/s41612-023-00390-7.
來源：暨南大學新聞網
頭條號編輯：賴子瑤