提到山东沂蒙山，人们常感怀于其深厚的历史底蕴。然而，在苍松翠柏的掩映下，这里的百年油松（Pinus tabuliformis）正静默地记录着大气的呼吸与脉动。它们不仅是山川的守护者，更是记录气候变迁的“生物监测站”。
近日，中国科学院地质与地球物理研究所博士研究生李瑶、研究员许晨曦等通过提取油松年轮中的稳定碳、氧同位素信号，成功重建了华东地区自1864年以来的夏季（4–8月）饱和水汽压差（Vapor pressure deficit, VPD）序列。研究发现，在全球变暖的驱动下，该地区大气干燥度自1955年以来正经历一场“史无前例”的加速跃升。
图1 (a) 采样点（沂蒙山，红色三角形）以及重建VPD的范围（35°–38°N，117.5°–120.5°E，黄色矩形）；(b) 研究区气候要素季节变化情况
破解年轮里的“同位素密码”
VPD定义为给定温度下饱和水汽压与实际水汽压之差，是衡量大气蒸腾需求的指标，也被形象地称为大气的“抽水压力”。对于树木而言，高VPD会显著增强蒸腾牵引力，诱导叶片气孔主动关闭以规避水分过度流失，但这同时也会限制二氧化碳的进入，从而削弱光合作用。
这种复杂的生理博弈被精准地捕捉在木质部纤维素的同位素组成中：稳定碳同位素反映了气孔导度与光合速率的动态平衡，而稳定氧同位素则集成了源水与叶片水分蒸发富集信号。研究团队利用双同位素综合指标，排除了环境噪声干扰，重建了沂蒙山地区1864年以来4–8月的VPD序列。
图2 (a) 4–8月CRU观测与重建VPD散点图，灰色阴影为95%置信区间；(b) 1959–2022年4–8月CRU观测（蓝线）与重建（橙线）VPD比较；(c) 1864–2022年4–8月重建VPD序列
1955年后的“转折点”：大气干旱程度加剧
重建序列清晰地勾勒出过去160年中华东地区大气干湿演化的轨迹。在工业化前的自然背景下，VPD表现出明显的上升趋势。1955年后，VPD呈现出陡峭的上升趋势，其增长速率显著超越了历史上升速率。
科研人员通过定量贡献分析发现，这种“干渴化”并非完全由降水减少导致，气温升高才是背后的首要驱动力。升温导致饱和汽压呈指数级增长，而实际水汽压的上升幅度未能跟上气温的步伐，两者之间的缺口不断扩大，使得空气对水分的“饥渴感”日益增强。
海洋的遥感：海洋强迫下的区域响应
研究进一步探讨了这一干湿脉动的深层气候动力学机制。频谱分析与空间相关结果表明，华东地区的VPD变化深受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）及太平洋年代际振荡（PDO）的显著调节。
在厄尔尼诺年，热带中东太平洋海温升高通过激发了太平洋-日本（PJ）遥相关模式，诱导西太平洋副热带高压显著西伸加强。在增强的副高控制下，山东地区盛行下沉气流，不仅导致气温异常升高，更阻断了海洋向内陆的湿润气流输送，从而在该地区触发剧烈的大气干旱。
图3 (a) 厄尔尼诺年与(b)拉尼娜年4–8月500-hPa位势高度场。5880和5840-gpm 等值线（粗线）表示西太平洋副热带高压的范围；(c) 差值场（厄尔尼诺减拉尼娜），红色（蓝色）阴影表示位势高度正（负）距平
未来挑战：不容乐观的干旱愿景
结合CMIP6多模型预测，研究指出这种大气干燥趋势在未来百年内仍将持续加剧，尤其是在高排放场景下，其增长斜率令人侧目。
持续走高的VPD将对森林生态系统的碳汇功能构成根本威胁：强烈的生理限制可能使树木跨越其水力学阈值，导致生长减缓、死亡率上升，甚至引发森林碳汇向碳源的转变。面对未来前所未有的干旱挑战，我们急需更科学的减排策略与生态保护蓝图。
图4 (a) 1864–2014年重建与IPSL-CM6A-LR模型模拟的4–8月VPD年际变化（10年平滑）对比；(b) 不同情景下2014–2100年4–8月VPD的年际变化及(c)变化趋势。 “***”表示在99%置信水平下趋势显著，“ns”表示趋势不显著
上述成果表明，树轮稳定同位素是定量反演历史大气干旱规律的可靠途径，为理解区域气候对全球变暖的非线性响应提供了关键证据，对我国应对气候变化、评估森林生态系统演变趋势具有重要的科学意义。
研究成果发表于国际学术期刊JGR-Atmospheres（李瑶，许晨曦*，葛海龙，刘禹成，何鑫雨. Warming‐induced atmospheric drying in Eastern China since 1955: Evidence from tree‐ring stable carbon and oxygen isotopes[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2026, 131(4): e2025JD045698. DOI: 10.1029/2025JD045698.），研究受到国家重点研发计划（2024YFF0807902）、国家自然科学基金（42425706, 42488201）、中国科学院战略性先导科技专项（B类）（XDB0710000）、中国科学院国际伙伴计划（170GJHZ2023074GC）以及第二次青藏高原综合科学考察研究（STEP）项目（2024QZKK0301）的共同资助。
李瑶（博士生）
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