過去幾十年，全球地表風(fēng)速正在悄然“減慢”。這一看似微小的氣候變化，卻在改變地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳收支格局。近日，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所研究團(tuán)隊(duì)等，發(fā)現(xiàn)風(fēng)速減弱正在幫助全球植被高效“固定”二氧化碳，從而增強(qiáng)陸地的碳匯功能。

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風(fēng)變慢，碳匯變強(qiáng)

風(fēng)，在氣候系統(tǒng)中具有重要作用。它不僅塑造著氣溫、濕度和蒸散環(huán)境，也影響著植物的光合作用與水分利用。

研究團(tuán)隊(duì)綜合利用氣象再分析資料、衛(wèi)星遙感產(chǎn)品、碳通量觀測站點(diǎn)數(shù)據(jù)及地球系統(tǒng)模式模擬結(jié)果等多源數(shù)據(jù)，系統(tǒng)評估和預(yù)測了1983年至2100年間全球地表風(fēng)速的變化趨勢及其生態(tài)效應(yīng)。

結(jié)果顯示，全球地表風(fēng)速呈現(xiàn)出“下降—回升—再下降”的過程。其中，1983年至2010年，風(fēng)速顯著減弱；2011年至2030年，出現(xiàn)階段性回升；2031年至2100年，預(yù)計(jì)將再次下降。

這種長期波動(dòng)的風(fēng)速變化，對陸地生態(tài)系統(tǒng)的光合作用產(chǎn)生了顯著影響。分析發(fā)現(xiàn)，光合作用強(qiáng)度與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即風(fēng)速越小，光合作用越強(qiáng)。換言之，“慢風(fēng)”利于地球吸碳。

▲全球陸地風(fēng)速變化及生態(tài)系統(tǒng)固碳對風(fēng)速變化的負(fù)敏感性

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讓植物光合更高效

為什么風(fēng)變慢了，植物反而更“能干”了？研究團(tuán)隊(duì)通過機(jī)制分析，揭示了這一有趣的科學(xué)原理。

當(dāng)風(fēng)速減弱時(shí)，植物冠層周圍的空氣更加濕潤，空氣的“吸水能力”下降，蒸騰作用隨之減弱。同時(shí)，風(fēng)速減弱也會(huì)減少葉片和土壤表面水分蒸發(fā)，使植被整體水分狀況得到改善。

在這種環(huán)境下，植物無需“節(jié)水防旱”，可以放心地打開氣孔，吸收更多二氧化碳進(jìn)行光合作用。理論上，風(fēng)速下降會(huì)增加葉片表面的邊界層厚度，阻礙氣體交換。但研究發(fā)現(xiàn)，這種不利影響遠(yuǎn)小于氣孔導(dǎo)度提高所帶來的光合增強(qiáng)效應(yīng)。

▲風(fēng)速減弱促進(jìn)植物光合作用與碳吸收的機(jī)制示意圖

因此，風(fēng)速下降讓植物在更充足的水分條件下進(jìn)行高效的光合作用，從而提升生態(tài)系統(tǒng)整體的“吸碳”能力。

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風(fēng)速也影響草地

風(fēng)速下降的積極效應(yīng)在不同生態(tài)系統(tǒng)中并不均衡，其中草地反應(yīng)最為顯著。1983年至2010年間，約6%至8%的全球陸地生態(tài)系統(tǒng)光合產(chǎn)出增長可歸因于風(fēng)速下降。其中，草地生態(tài)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)達(dá)26.8%至73.3%。

這一現(xiàn)象歸因于，草地分布地區(qū)的風(fēng)速下降更為明顯，且草地植被對空氣濕度與蒸散過程較為敏感。風(fēng)速的細(xì)微變化，就能改變其水分利用效率與光合作用水平，這使草地成為對風(fēng)速變化最敏感、響應(yīng)最強(qiáng)烈的生態(tài)系統(tǒng)類型。

研究預(yù)測，全球地表風(fēng)速可能在21世紀(jì)中后期繼續(xù)下降，生態(tài)系統(tǒng)對風(fēng)速變化的響應(yīng)也將進(jìn)一步增強(qiáng)。這意味著，風(fēng)速不僅是一個(gè)氣象變量，更是調(diào)節(jié)全球碳循環(huán)的重要“隱形推手”。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-65000-x

來源：中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所

責(zé)任編輯：閆文藝