众多研究已经指出随着CO2浓度的不断升高，植被气孔导度将不同程度的减小，进而影响陆面水文过程和干旱过程；因此，充分考虑表面阻抗对CO2浓度升高的响应，并将此种响应引入到潜在蒸散发（PET）、干旱指数（如标准化降水-蒸散发指数SPEI）中，对于准确评价PET和干旱变化是至关重要的。然而，系统评价CO2效应对PET和干旱的影响目前依然少见，如CO2效应对PET和干旱的影响究竟有多大？这种影响在空间上是否存在差异？如果存在，是什么因素造成的？

为了解决以上科学问题，我院陆气相互作用团队的孙善磊教授及其研究生和合作者，基于两套模拟试验（即有无CO2效应），深入分析了CO2效应对中国1971–2010年间PET、SPEI及干旱特征的影响。结果发现，CO2效应可以导致PET的下降，SPEI的增大，干旱强度和持续时间的减小；但是这种影响存在明显的区域性差异，总体呈现为北方的影响最大（除中国最西部的PET）。通过公式推导分析，发现这种空间性差异不仅与CO2浓度存在一定的函数关系，还与气候背景条件存在一定的函数关系，如对于PET而言，为气候态的风速（U）和饱和水汽压斜率（s），而对于SPEI而言，为气候态的U和气候态的降水（P）。进一步的归因分析显示，气候态U的空间差异决定了CO2引起的PET变化的空间差异，而气候态U和P的空间差异决定了CO2引起的SPEI变化的空间差异。

成果发表于《Journal of Hydrology》，研究工作得到国家重点研发计划（2022YFF0801603）、国家自然科学基金（42075189）等项目的资助。

图1 气候态的CO2（）、PET之差的百分比（）、SPEI之差（）、干旱强度之差（）及干旱持续时间之差（）的空间分布。其中，为考CO2效应的气候态的PET，而为未考CO2效应的气候态的PET。

图2 CO2效应影响空间差异的主控因子的空间分布。其中，d表示相对于全国平均水平而言。

相关文献：

Sun, S., Zhang, Y., Chai, R., Liu, Y., Mu, M., Zhou, B., Zhou, Y., Li, J., Chen, H. (2023). Spatial differences in impacts of CO2 effect on China’s meteorological droughts: analysis from surface resistance perspective. Journal of Hydrology, 621: 129568. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129568.