长期以来，陆地生态系统碳汇增强通常被归因于大气CO₂施肥效应、气候变暖以及氮沉降增加等因素。地表风速直接影响边界层气体交换、蒸散发过程及植被水分状态，其对陆地生态系统碳汇功能的作用仍缺乏系统评估。全球地表风速在过去数十年间持续减弱，近年又在局地出现反弹，风速变化是否、以及通过何种机制影响全球陆地植被固碳能力，成为亟需深入探讨的科学问题。

    针对这一科学问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所付丛生研究员团队，系统研究了风速变化对全球陆地植被碳汇功能的影响。研究团队综合全球风速再分析数据、卫星遥感总初级生产力（GPP）数据、通量观测站点数据以及CMIP6地球系统模式数据，评估了1983–2100年间全球陆地生态系统GPP对风速变化的敏感性。进一步结合陆面过程模拟数据，验证了这一敏感性指标的稳健性，并深入揭示了风速影响陆地生态系统GPP的关键机制。

    研究发现，1983–2100年间全球地表风速呈现“减弱–回升–减弱”的演变特征，具体表现为1983–2010 年期间显著下降，2011–2030年出现阶段性回升，预计2031–2100年期间再次下降（图1a）。基于多源数据分析结果一致表明，全球陆地生态系统GPP对风速变化表现出显著的负敏感性，敏感度变化范围为−156.7 至−65.8 g C·m⁻²·yr⁻¹·(m·s⁻¹)⁻¹ (图1b–f)。

    机制分析表明，风速变化通过改变大气干燥度与土壤水分状况，进而调控叶片气孔导度，最终影响植物光合作用强度（图2）。具体而言，风速下降提高冠层空气的相对湿度，降低水汽压亏缺与蒸散发强度，并减少土壤蒸发及土壤水分消耗。这些变化共同促进叶片气孔导度的提升，从而增强植物光合速率。

    尽管风速降低增加了叶片边界层阻力，理论上不利于CO₂交换，但模型敏感性分析结果显示，气孔导度增强对GPP的促进作用强于边界层阻力带来的抑制作用。因此，风速下降的净效应表现为生态系统GPP的提升。

    1983–2010年期间，风速下降对全球陆地生态系统GPP增长的贡献约占 6.0%–7.8%，仅次于大气CO₂施肥效应（图3）。风速下降对草地GPP增加的贡献最为显著，占比达26.8%–73.3%。一方面草地植被类型对应的风速下降幅度更大，另一方面草地光合作用对空气湿度和蒸散过程高度敏感，风速变化能够更强地调节其水分通量与气孔行为，从而显著影响其光合效率。

    情景模拟结果显示，未来陆地生态系统GPP对风速变化的敏感性将进一步增强。这意味着在2031–2100年期间，风速的持续下降仍将对全球陆地生态系统GPP产生显著的促进作用。若未来风速继续发生系统性变化，其对全球陆地碳循环过程的长期影响将愈加重要，值得持续关注。

图1. 全球陆地风速变化及生态系统GPP对风速变化的敏感性

图2. 风速变化影响生态系统GPP的机制解析

图3. 风速变化对全球陆地生态系统GPP贡献的定量评估

    上述研究成果近期发表在《自然通讯》Nature Communications上。

    论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65000-x