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为探究气候变化对秘鲁、厄瓜多尔和哥伦比亚沙漠、安第斯山脉及雨林生态区域温度和降水的影响，研究人员利用 GCM compareR 包等对气候数据展开研究。结果显示，2050 年这三个国家在三种 RCPs 情景下，温度和降水大多呈上升趋势。该研究为应对气候变化提供了重要依据。
研究背景
在全球气候变化的大背景下，地球的气候系统正经历着深刻的变化。过去 100 年里，地球气候变暖，降水模式改变，这对生物多样性产生了深远影响。据预测，下个世纪许多动植物可能灭绝。拉丁美洲作为地球上生物多样性最为丰富的地区之一，拥有世界约三分之一的陆地生物多样性，南美洲更是众多珍稀物种的家园，43% 的地球树种都能在这里找到。然而，该地区也面临着物种灭绝的巨大风险，气候变暖、降水模式变化以及人类活动的影响，让这片生物多样性的 “宝库” 岌岌可危。
对于南美洲的沙漠、安第斯山脉和雨林等生态区域来说，气候变化对其环境变量如温度和年降水量的影响在空间上尚不明确。而且，评估秘鲁、厄瓜多尔和哥伦比亚的气候数据存在诸多困难，如不同的插值方法、不同的基线时期、不同的全球环流模型选择以及气象站分布不均等问题，使得研究该地区气候变化变得复杂。为了深入了解气候变化对这些地区生态系统的潜在影响，研究人员开展了此项研究，其成果发表在《Heliyon》上。
研究方法
为了探究气候变化对南美洲生态区域的影响，来自蒙大拿州立大学、北亚利桑那大学等研究机构的研究人员开展了一系列研究。主要使用的技术方法如下：
- 数据获取与处理：利用 R 包 “GCM compareR” 和 “ccafs” 获取耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）中代表浓度路径（RCPs）2.6、4.5 和 8.5 情景下 2050 年的全球环流模型（GCMs）数据，同时分析不同气候变化研究，重建温度和降水地图以获取更详细气候信息。
- 统计分析：使用 25 个 GCMs 在国家层面，以及针对不同生态区域选用相应数量的 GCMs 对温度和降水数据进行分析。利用 “ggridges”“nor.test” 等 R 包进行探索性分析和正态性检验，运用 Kruskal-Wallis 非参数检验比较不同情景下温度和降水的中位数差异。
研究结果
- 气候驱动因素分析：南美洲气候受多种因素影响，安第斯山脉对气候影响显著，其阻挡了水汽，影响了沙漠的形成和区域降水分布。例如，Sechura 沙漠的形成与副热带大气下沉、洪堡洋流以及安第斯山脉的雨影效应有关；同时，大气环流、低纬急流等因素也在区域降水过程中发挥重要作用12。
- 气候变化情景分析：通过对不同 RCPs 情景分析发现，所有 GCMs 均显示，2050 年秘鲁、厄瓜多尔和哥伦比亚在 RCP2.6、4.5 和 8.5 情景下，年平均温度（BIO1）和最干旱季度平均温度（BIO9）均呈上升趋势。大部分 GCMs 表明，年降水量（BIO12）和最干旱季度降水量（BIO17）也有所增加。不过，不同生态区域的变化存在差异。如 Sechura 沙漠部分区域温度和降水有变化；Páramo 受土地利用变化影响，其潜在和剩余面积有所减少；Napo 热带森林面临温度和降水变化，物种分布可能受到影响34。
- 温度和降水的详细分析：通过对不同国家和生态区域的温度和降水数据进行分析，发现所有研究区域在所有情景下，年平均温度均呈上升趋势；大部分情景下，年降水量也呈上升趋势，但部分 GCMs 显示有减少情况。对不同生态区域的进一步分析表明，其温度和降水的分布特征和变化趋势各有不同，且通过 M 指标分析发现，Napo 湿润森林的平均温度和年降水量与温度变异性的关联相对其他两个生态区域更大56。
- 统计检验结果：对三个生态区域的温度和降水数据进行 Kruskal-Wallis 非参数检验，结果显示，在 Sechura 沙漠、Páramo 和 Napo 湿润森林生态区域，均有非常强的证据拒绝基线与 2050 年 RCPs 情景下温度和降水的中位数相等的原假设，表明这些生态区域在不同时期的温度和降水存在显著差异78。
研究结论与讨论
该研究对南美洲国家和生态区域的温度和降水变化进行了全面分析，为理解生物气候变量以及气候变化对物种和生态区域分布的影响提供了重要依据。研究表明，到 2050 年，该地区气温和降水变化趋势明显，这将对生态系统产生深远影响。例如，Napo 湿润森林生态区域的气候变异性较大，可能对该区域丰富的生物多样性构成威胁，新物种入侵或进化的情况可能会更加频繁。
然而，研究也存在一定局限性。分析气候变化使用的温度和降水数据存在复杂性，安第斯和亚马逊地区气象站分布不均，给研究带来困难。而且，虽然大部分 GCMs 显示降水增加，但需要更深入的局部和强度 - 持续时间 - 频率（IDF）分析来准确评估降水变化。此外，气候模型存在不确定性，未来研究可考虑分析厄尔尼诺（El Ni?o）和拉尼娜（La Ni?a）事件对南美洲温度和降水模式的影响。
总体而言，这项研究为进一步研究气候变化对南美洲生态系统的影响奠定了基础，有助于相关部门制定科学的生态保护和应对气候变化策略，以减少气候变化对生态系统和生物多样性的负面影响，在生态保护和应对气候变化领域具有重要的参考价值。
