近年来，全球森林覆盖率持续下降，其中以赤道地区的巴西尤为显著。2003年，巴西年森林流失面积一度超过40,000 km?，居全球之首。热带森林不仅是全球生物多样性和陆地碳储量的重要载体，也是全球栖息地变化最剧烈的地区。因此，遏制森林砍伐和退化对于缓解气候变化和生物多样性丧失具有重要意义。森林覆盖减少显著改变了地表能量平衡与区域水循环，进而对农业、水资源和生态系统造成广泛影响。然而，降水对森林变化的响应机制仍存在较大不确定性，尤其是现实情境下森林砍伐对降水的具体影响尚缺乏系统研究。

近日，大气科学学院郭维栋、葛骏团队与英国利兹大学Dominick Spracklen教授团队合作，采用嵌入水汽示踪模块的区域气候模式WRF-WVT模拟评估了森林覆盖变化对巴西亚马逊地区干季降水和水循环的影响程度和机制。不同于以往主要采用理想化土地覆盖变化的方法，该研究基于2002—2015年间卫星遥感观测反演的真实地表参数集，重构了亚马逊区域的实际植被变化过程。

研究表明，2002年至2015年间，巴西亚马逊地区平均森林覆盖率下降3.2%，导致干季平均降水量减少5.4%，与遥感观测结果高度一致。进一步分析发现，干季平均蒸散发减少4.2 mm?month-1，净水汽通量散度减少2.2 mm?month-1。值得注意的是，非局地水汽输入的减少显著增强了森林流失对水循环的影响，这表明传统假设降水与蒸散发呈正比关系的模型可能低估了森林砍伐的实际影响。

图1巴西亚马逊森林流失对区域降水和水循环影响的示意图。图中绿色为控制试验(CTL)，橙色为森林砍伐试验(DEF)。黑色常规体数字表示的水循环组成成分包括可利用水（降水减去蒸散发）、蒸散发、水汽的流入和流出、标记降水和非标记降水（单位：mm?month-1）。黑色斜体数字表示可降水量及其标记和未标记的部分（单位：mm）。蓝色（红色）数字表示森林流失引起的水循环减少（增加）。

通过水汽示踪分析，发现干季降水减少的76.9%可归因于非局地水汽输入的减少，仅有23.1%可归因于局地蒸散发的下降。而局地水循环变化引发的大气响应机制进一步放大了降水减少的效应：在干季，森林流失使地表蒸散发与潜热通量下降，造成地表干燥、增温，对流层低层比湿减少，降低了对流有效位能（CAPE），进而更加抑制了对流活动和降水形成。定量分析表明，降水转化效率的下降解释了84.5%的干季降水减少，而对流层高层的冷却则限制了高空水汽的输入。

此外，研究指出在高湿度条件下，森林流失反而可能增强日降水量，验证了近期关于森林砍伐加剧风暴活动的观点。在不同时间尺度上的分析表明，季节尺度的降水转化效率变化受大气水汽含量变化驱动，强调了水循环研究中考虑多时间尺度的重要性。

图2巴西亚马逊（a）水汽通量散度（黑色；单位：kg?m-2?s-1?hpa-1）、气温（红色；单位：oC）、（b）垂直速度（单位：mm?s-1）、（c）对流有效位能（黑色；单位：J?kg-1）、比湿（蓝色；单位：kg?kg-1）对森林流失响应的垂直廓线。

该研究系统揭示了巴西亚马逊森林流失对降水和区域水循环的非线性影响，强调了大气响应机制在降水变化中的关键作用。研究成果为制定更加科学的森林保护与气候政策提供了重要支持，凸显了可持续森林管理在维持区域气候稳定性方面的重要意义。

研究成果以“Recent forest loss in the Brazilian Amazon causes substantial reductions in dry season precipitation”为题，发表于美国地球物理学会（AGU）高影响期刊AGU Advances。我院2020级直博生刘钰为该论文第一作者，郭维栋教授为通讯作者，论文合作者包括利兹大学Dominick Spracklen教授、Joseph Holden教授、 Douglas Parker教授以及我院助理教授葛骏。该工作得到中国国家自然科学基金重点项目（42130602）、面上项目（42375115）以及European Union's Horizon 2020 research and innovation programme（771492），Natural Environment Research Council (NE/Z00005X/1)的联合资助。

该研究成果被AGU会刊Eos作为“研究焦点（Research Spotlight）”进行报道，该栏目遴选具有广泛科学影响力与社会意义的研究成果，突出其在气候变化与森林水文反馈机制研究方面的重要贡献。值得一提的是，本项研究为我院郭维栋、葛骏团队在区域水循环与土地覆盖变化交互作用机制方面系列研究的延续。该团队此前关于中国黄土高原生态恢复与降水反馈机制的研究同样被Eos评选为“编辑亮点文章（Editor's Highlight）”（报道链接：https://as.nju.edu.cn/69/f9/c11323a616953/page.htm），体现了多尺度气候-生态耦合模拟手段在应对区域环境与气候挑战中的广泛应用潜力。

论文链接：https://doi.org/10.1029/2025AV001670

Eos报道链接：https://eos.org/research-spotlights/deforestation-is-reducing-rainfall-in-the-amazon

相关论文链接：https://doi.org/10.1029/2023GL102809