亚马逊雨林是生物多样性的热点区域，也是重要的陆地碳库之一，但在过去30年间却屡次遭受严重干旱的侵袭。2023至2024年，在亚马逊地区罕见地连续发生了两次严重干旱，其将对亚马逊雨林产生怎样的影响，这一生态系统又是否能恢复到干旱前的状态？这些问题亟待科学的回答。

近日，植被结构功能与建造全国重点实验室陶胜利课题组在《PNAS》发表题为“Unprecedented Amazonian rainforests damage during the 2023–2024 droughts”的研究论文。该研究基于课题组自主开发的长时序卫星雷达信号，跟踪了亚马逊雨林自1992年以来的森林水分和生物量动态，发现在2023–2024年干旱期间，亚马逊雨林的雷达信号急剧降至1992年以来的最低值；同时，模型预测结果显示，2023–2024年干旱事件后亚马逊雨林的恢复很可能为自1992年以来所有重大干旱事件中最低的一次：此次干旱事件七年后，预计仍有超过一半的森林无法恢复至干旱前的状态。这些结果表明，在厄尔尼诺事件及人类活动驱动的极端气候加剧的背景下，亚马逊雨林可能正变得越来越脆弱。

这一研究基于课题组前期自主开发的长时序卫星雷达信号数据^[1]，该数据能反映森林水分和生物量的动态，且不易受到云、雨、雾的影响，因而特别适用于热带雨林的长期监测^[2,3]。为了进一步探究2023–2024年干旱事件对亚马逊雨林的影响，该研究将雷达信号数据扩展至2025年9月，发现亚马逊雨林的雷达信号呈现出长期下降趋势，并在2024年11月降至1992年以来的最低值（图 1B）。2015–2016年干旱后，亚马逊雨林的雷达信号出现了恢复趋势，但这一恢复过程也由于2023–2024年干旱的发生而中断（图 1B）。从空间上看，2023–2024年干旱期间雷达信号降低最大的区域集中在东部（图 1C），有近三成森林的雷达信号在此次干旱期间降低至其1992年以来的最低值（图 1D）。2023–2024年最大累计水分亏缺（MCWD）与雷达信号最低值的空间格局高度吻合（图 1E）；其中，MCWD超过200mm的区域主要集中在亚马逊东部（图 1F），而这些地区正是雷达信号下降最剧烈的区域（图 1C）。

图1. 亚马逊雨林雷达信号的长期变化特征

A, 1992–2025年逐月累计水分亏缺(CWD)；B, 1992–2025年逐月雷达距平值；C, 2023–2024年雷达信号距平最低值的空间格局；D, 每个像元出现历史最低雷达信号时所对应的干旱事件；E, 2023–2024年最大累计水分亏缺（MCWD）与雷达信号最低值的相关性；F，2023–2024年MCWD的空间格局。

该研究进一步回顾了过去四次重大干旱事件（1997–1998，2005，2010，2015–2016）后亚马逊雨林的恢复情况（即干旱后雷达信号相较于干旱前的差异），发现历次干旱事件后亚马逊雨林的恢复轨迹存在明显区别。2015-2016年干旱后恢复速度最慢，受干旱影响的像元恢复中值（以下简称Rm）直到干旱后第七年才转为正值（图 2D）。1997-1998年干旱后的恢复也用了较长时间，Rm在干旱发生后的第六年才转为正值（图 2A）。相比之下，2005年和2010年的干旱后恢复较快，分别用了五年和三年时间。然而，在干旱后的第七年，仍有43.6%（1997–1998年）、43.9%（2005年）、29.3%（2010年）和42.7%（2015–2016年）的像元未能恢复到干旱前的状态（图2 E–H），且呈现出明显的空间变异。

图2. 亚马逊原始雨林从历史重大干旱事件中的恢复情况

A–D, 亚马逊雨林干旱后恢复的时间序列；E–H, 干旱后第七年雷达信号恢复的空间分布。

基于上述干旱后的恢复情况分析，该研究建立了一个随机森林模型来预测2023–2024年干旱后亚马逊雨林的恢复情况，解释变量包括恢复时间、干旱特征、生物物理因素以及干旱恢复期间的水分条件。预测结果显示，在2023–2024年干旱发生后的第七年，所有像元的恢复中位数仍为负值（-0.3%；图 3A），仅有46.3%的雨林能够恢复到干旱前的雷达信号水平（图 3B）。这一恢复中位数（-0.3%）和恢复比例（46.3%）均处于过去四次重大干旱事件中的最低水平。在持续的人为气候变化影响下，干旱将进一步加剧并频繁发生。因此，亚马逊雨林极有可能尚未从2023–2024年干旱中完全恢复，就面临新一轮严重干旱的冲击。

图 3. 2023–2024 年干旱后亚马逊雨林旱后恢复的预测

A，2023–2024 年干旱后年度恢复预测中值的时间序列；B，2023–2024 年干旱后第七年恢复情况的空间格局。

课题组此前还利用这一长时序雷达数据对全球热带雨林进行了系统分析，发现雨林的雷达信号30年来在持续减弱，且雨林的干旱抵抗力在持续下降，但恢复力并未显著变化。此次关于亚马逊雨林干旱响应的研究是对之前工作的延续与扩展。

文章信息：

PNAS

Unprecedented Amazonian rainforests damage during the 2023–2024 droughts.

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https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2514066123

博士研究生白皓为论文的第一作者，陶胜利研究员为该论文的通讯作者。这项研究受到了国家自然科学基金（32588202、32471554）的资助。研究合作单位包括法国国家农业食品和环境研究所，法国生物多样性与环境研究中心、法国气候与环境科学实验室、加州理工学院、加州大学洛杉矶分校、新罕布什尔大学、法国生物圈空间研究中心、西南大学、中山大学、北京师范大学等。