我校王卫光教授团队在《Nature Communications》上发表研究成果

近日,我校王卫光教授团队利用遥感观测数据和地球系统模型控制试验结果在全球尺度上探究了CO2间接影响在过去三十多年间的演变规律,并预估了在高排放情景SSP5-8.5下该影响的潜在变化趋势,进一步解析了土壤水分条件变化对CO2间接影响的内在调节机制。该研究成果以“Transition from positive to negative indirect CO2 effects on the vegetation carbon uptake”为题,在线发表在《自然­通讯》(Nature Communications)上。

大气CO2浓度的升高显著地影响植被碳吸收,进而引起陆地碳收支情况的剧烈变化。CO2对植被碳吸收的直接生理影响(即CO2施肥效应)呈现减弱态势已经得到了广泛的认识,CO2还会通过引起气候变化而对植被碳吸收施加间接影响,但其演化过程目前尚不明确且缺乏系统的定量研究。此外,鉴于陆地水循环与碳循环间的高度耦合关系,水文条件的变化在其中究竟扮演着怎样的角色目前也没有清晰的认知。针对上述科学问题,我校王卫光教授团队同时利用遥感观测数据和地球系统模型控制试验结果在全球尺度上探究了CO2间接影响在过去三十多年间的演变规律(图1),并预估了在高排放情景SSP5-8.5下该影响的潜在变化趋势,最后进一步解析了土壤水分条件变化对CO2间接影响的内在调节机制(图2)。

 

图1 历史时期CO2间接影响的演变特征

研究发现:大气CO2浓度升高引起的气候变化最初可以有效促进植被碳吸收的增长,但这一积极效应在近年来显著下降并在21世纪初转变为消极效应(即导致植被碳吸收的减弱),这种消极效应在未来仍将进一步加剧。CO2间接影响的减弱在北半球高纬度地区尤为明显,并同时伴随着CO2直接生理影响的减弱,可见当前由气候变暖和CO2施肥共同驱动的北方生态系统植被强劲增长态势将会减缓甚至是消失。广泛存在的土壤水分减少是上述CO2间接影响减弱的重要驱动力,除了在一些非湿润地区,干旱带来的水分利用效率增长反而可以缓解植被生长过程中的水分限制从而产生了相反的响应模式。

本研究结果有助于更全面地了解全球变化对陆地生态系统的影响机制,以及该系统中碳-水循环间复杂的相互作用关系,从而为更加综合与务实气候缓和战略的制定提供有效参考。

图2 土壤水分对CO2 间接影响的调节作用

永利yl23411王卫光教授为论文通讯作者,其指导的博士陈泽峰为第一作者。成果由我校联合意大利佛罗伦萨大学、欧盟委员会联合研究中心等知名高校和科研院所共同完成。

论文信息:Zefeng Chen, Weiguang Wang*, Giovanni Forzieri, & Alessandro Cescatti (2024). Transition from positive to negative indirect CO2 effects on the vegetation carbon uptake. Nature Communications, https://www.nature.com/articles/s41467-024-45957-x.