极端降水导致南太平洋和南大西洋海气二氧化碳通量减少

猛烈暴雨为何对气候重要

随着地球变暖，强烈的暴雨变得更为常见。这些剧烈的降水不仅会淹没街道和使河流暴涨：它们还与海洋相互作用，而海洋默默吸收了人类每年排放的大约四分之一二氧化碳。本研究提出了一个看似简单但对气候预测意义重大的问题：当一次极端短时降雨落在公海时，会改变海洋向大气释放或从大气吸收二氧化碳的量吗？

海天之间隐秘的碳流动

海洋与大气之间的二氧化碳交换通常用“通量”来描述。当海洋吸收的二氧化碳多于释放时，它充当碳汇；反之则成为碳源。这种平衡受许多因素影响，包括水温、风、波浪、溶解盐度、生物活动，甚至漂浮的微塑料。以往的研究大多关注这些条件的渐进变化。短促而剧烈的降雨常被视为次要细节，作为一般淡水输入的一部分而未单独考察其独特作用。然而，全球超过四分之三的降水落在海面上，气候模型预测最强的风暴将进一步增强。作者旨在确定极端单日降雨事件是否会显著改变海洋的碳行为。

在南半球海域定位风暴热点

研究者利用1990年至2023年三十年的月度数据，结合卫星观测、气候模型输出和先进的机器学习工具，剖析多重重叠影响对海气二氧化碳通量的重要性。他们先考察全球格局，然后放大查看极端降雨影响最显著的区域。结果显示出两个广阔的热点区域：南太平洋和南大西洋，尤其是在约南纬45至60度之间的带状海域。在这些受风暴猛烈影响的海域中，一个衡量当月最强单日降水的标准指标——最大单日降水量，始终位列影响海表二氧化碳通量的主要因素之一。

强降雨如何改变海洋角色

在南太平洋和南大西洋，研究团队发现更强的单日降雨事件与较低的海气二氧化碳通量存在显著关联。换句话说，当罕见但强烈的暴雨发生时，海洋倾向于吸收更多的碳或释放更少的碳。当最大单日降水从几乎为零上升到约30毫米时，这两个区域都从净碳源转变为净碳汇。在南太平洋，典型的通量值由明显的正值降至明确的负值；在南大西洋，这一由源到汇的转变幅度甚至更大。在以持续极端降雨为主的季节和事件中，这种统计关系更为显著，表明连续的风暴序列可能对碳平衡留下持久影响。

淡水盖与滞后冲击波

为什么一天的强降雨会产生如此显著的影响？关键在于新降雨如何稀释并使咸海表面分层。强降雨在较密的咸水上方形成一层轻薄、低盐的“透镜”。这层透镜像物理盖子一样，抑制了富含碳的深层水上翻到表面并向空气排放气体。研究采用了因果分析和源自经济学的“冲击传导”技术，追踪降雨突变如何在系统中传播。他们表明，极端降雨首先降低表层盐度和碱度——这些化学性质与水体溶解碳的能力相关——这些变化经过几个月的滞后后，导致海洋向外排放的二氧化碳显著下降。

展望一个更多风暴的未来

气候预测表明，本世纪后期南太平洋和南大西洋上空最罕见且最强的降雨事件很可能增强10–20%或更多。将这些变化输入模型后，作者估算在部分海域，极端降雨可能使这些海区的吸碳能力相比2023年的状况提高多达约四分之一。他们还指出，许多当前的海洋碳模型在很大程度上忽视了降水极端事件的明确影响，可能在这些区域高估了约20%的海气二氧化碳通量。

这对我们理解气候意味着什么

对非专业读者而言，结论很直接：非常规的海上暴雨不仅仅是惊心动魄的天气事件；它们在南半球部分海域通过淡化并稳定表层，微妙但显著地帮助海洋从大气中吸收更多二氧化碳，使这些海域从碳源转为碳汇。这并不能解决全球变暖问题——人为排放仍远远超过风暴能抵消的量——但这意味着要准确预测未来气候，科学家必须在计算海洋碳收支时纳入这些强烈的降雨突发事件。

引用: Li, Z., Liu, H., Dong, X. et al. Decreases in South Pacific and South Atlantic sea-air CO₂ fluxes caused by extreme precipitation. Nat Commun 17, 3011 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69847-6

关键词: 极端降水, 海洋碳汇, 南太平洋, 南大西洋, 海气二氧化碳通量