牛書麗研究組在One Earth發文揭示ESMs對植被最適溫的高估及全球碳匯預測的不確定性
?陸地生態系統通過光合作用吸收大氣二氧化碳，從而緩解氣候變化。科學家和政策制定者通過地球系統模型（ESMs）模擬植被總初級生產力（GPP），即植被通過光合作用將二氧化碳轉化為有機質的速率，來預測陸地生態系統碳吸收的變化及其與大氣之間的反饋作用，進而為氣候政策、碳預算和土地利用策略的制定提供科學依據和數據支撐。然而，高溫對植被生產力存在極強的抑制作用，一旦溫度超過植被生產力的最適溫（Topt），光合作用會迅速下降，大幅降低陸地生態系統的碳吸收能力，削弱其緩解氣候變化的效應。因此，準確模擬Topt對于預估陸地碳吸收及理解碳匯-氣候反饋機制至關重要。然而，ESMs對Topt的模擬多依賴于葉片尺度的模擬實驗，尚不清楚模型能否準確捕捉自然界中真實的生態系統尺度的植被最適溫，以及生態系統為響應全球變暖而逐漸馴化（調整）其最適溫度的過程。
?針對上述科學問題，生態系統網絡觀測與模擬重點實驗室牛書麗研究組整合全球聯網觀測、衛星遙感數據和地球系統模型，首次評估了ESMs對全球植被生產力最適溫的模擬能力，揭示了全球變暖背景下，模型對碳吸收預測可能存在的系統性偏差。
?研究表明，現有模型在超過全球60.3%的生態系統中高估或未能捕捉到植被生產力的最適溫，尤以干旱地區最為突出。這說明ESMs可能高估未來氣候變暖背景下陸地生態系統碳吸收的增加，加劇了全球碳匯預測的不確定性。此外，模型未能再現近四十年來觀測到的Topt隨全球變暖而升高的趨勢，表明模型低估了生態系統對升溫的馴化效應。進一步分析表明，Topt被高估的根源在于模型低估了高溫條件下的水分限制及植被結構退化過程。為了更準確地模擬GPP，模型必須突破葉片尺度的局限，進一步優化模型結構與參數化，從而更準確地刻畫高溫條件下生態系統尺度的相關過程。
?最后，研究通過關聯Topt預測偏差與未來GPP模擬，進一步證實了地球系統模型對最適溫的錯誤估計能夠對未來陸地碳匯預測產生嚴重影響，并加劇陸地-大氣反饋模擬的不確定性，并指明了改進陸地碳吸收預測的關鍵路徑。這些改進不僅有助于提高氣候預測的可靠性，也對維持生態系統功能與服務、支持全球應對氣候變化的國際努力具有深遠意義。
?該成果以Misrepresented optimum temperatures for global vegetation productivity in Earth system models為標題發表于國際頂尖期刊Cell子刊《One Earth》。實驗室已畢業博士研究生王易恒為論文第一作者，牛書麗研究員為通訊作者。實驗室黃元元研究員、華東師范大學夏建陽教授參與了該項研究。研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金等項目的資助。
????論文信息：
Wang,Y.,Xia,J.,Huang,Y.,Bian,C.,& Niu,S. (2025). Misrepresented optimum temperatures for global vegetation productivity in Earth system models.?One Earth. doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101428
????文章鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101428
模型模擬與站點觀測植被最適溫的差異
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