袁文平教授及合作者揭示全球大气水汽压差变化及其对植被生长的影响

发布人:林维佳 责任审核人:张斯虹 发布日期:2019-08-29

    最近国际著名学术期刊Science Advances在线发表了我院袁文平教授及合作者题为“Increased atmospheric vapor pressure deficit reduces global vegetation growth”的研究论文,报道了全球大气水汽压差的长期变化趋势,及其对植被生长影响的最新研究成果。

  该研究基于全球四套气象数据,揭示了自上个世纪90年代末以来,全球大气水汽压差呈现急剧增加的趋势。大气水汽压差表征了大气饱和水汽压与实际水汽气压的差值,水汽压差增加意味着通过植物蒸腾和土壤蒸发作用散失到大气中的水汽量增加,这会在很大程度上增加植被受干旱胁迫的程度,同时植物为了减少水分损失,会关闭气孔,从而降低植物光合作用限制植被生长。上个世纪以来,由于受全球变暖的影响,大气饱和水汽压持续增加,同时,由于海洋蒸发散减少和陆地土壤变干,实际水汽压增加幅度小于饱和水汽压,从而导致水汽压差增加,大气干旱胁迫加剧。

  为了检验大气水汽压增加对于全球植被生长的影响,该研究综合利用5套全球遥感植被指数和叶面积指数数据产品,发现与大气水汽压增加对应的,全球植被生长自上个世纪末以来呈现生长增加停滞甚至生长减缓的趋势。通过利用两个遥感数据驱动的植被生产力模型和机器学习方法,该研究开展了量化水汽压差变化对植被生长影响的分析。结果显示,上个世纪90年代末以来大气水汽压差增加导致植被生产力降低,抵消了大气二氧化碳浓度增加对植被生长的“施肥效应”。该研究也发现,由于持续的全球气候变暖,大气水汽压差增加的趋势将持续到本世纪末,其对植被生长的影响也将持续存在。然而,目前的陆地生态系统模型并未能准确反映大气水汽压差对植被生长的限制作用,从而会显著高估未来的陆地植被生产力。

  该研究揭示了全球大气水汽压差的长期变化趋势,不仅强调了全球变暖所引发的一个重要的影响方式,为自上个世纪末以来植被增长减缓和停滞找到了关键的科学证据,同时也有助于提高陆地生态系统模型对气候变暖响应的模拟能力。

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1  全球大气水汽压差变化趋势

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2  全球植被生长变化趋势。(a) 1982-1998年变化趋势。(b) 1999-2015年变化趋势。(c) 趋势差值(后期减去前期)。插图(I)显示四种变化格点比例:

显著降低(Dec*, p<0.05), 降低(Dec), 增加(Inc), 显著增加(Inc*),插图(II)显示不同趋势变化的格点比例

 

投稿:袁文平

初审、复审:杨崧

审核发布:张斯虹