近日，國際知名學術期刊Science Advances在線發表了我校大氣科學學院袁文平教授及合作者題為“Increased atmospheric vapor pressure deficit reduces global vegetation growth”的研究論文，報道了全球大氣水汽壓差的長期變化趨勢，及其對植被生長影響的最新研究成果。
全球大氣水汽壓差變化趨勢
該研究基于全球四套氣象數據，揭示了自上個世紀90年代末以來，全球大氣水汽壓差呈現急劇增加的趨勢。大氣水汽壓差表征了大氣飽和水汽壓與實際水汽氣壓的差值，水汽壓差增加意味著通過植物蒸騰和土壤蒸發作用散失到大氣中的水汽量增加，這會在很大程度上增加植被受干旱脅迫的程度。同時，植物為了減少水分損失，會關閉氣孔，這會降低植物的光合作用，限制植被生長。上個世紀以來，由于受到全球變暖的影響，大氣飽和水汽壓持續增加，同時，由于海洋蒸發減少和陸地土壤變干，實際水汽壓增加幅度小于飽和水汽壓，從而導致水汽壓差增加，大氣干旱脅迫程度加劇。
全球植被生長變化趨勢。(a) 1982-1998年變化趨勢。(b) 1999-2015年變化趨勢。
(c) 趨勢差值(后期減去前期)。插圖(I)顯示四種變化格點比例：顯著降低(Dec*, p<0 .05), 降低(dec), 增加(inc),
顯著增加(Inc*)，插圖(II)顯示不同趨勢變化的格點比例
為了檢驗大氣水汽壓增加對于全球植被生長的影響，該研究綜合利用5套全球遙感植被指數和葉面積指數數據產品，發現與大氣水汽壓增加對應的，全球植被生長自上個世紀末以來呈現生長減緩甚至生長增加停滯的趨勢。通過利用兩個遙感數據驅動的植被生產力模型和機器學習方法，該研究開展了量化水汽壓差變化對植被生長影響的分析。分析結果顯示，上個世紀90年代末以來大氣水汽壓差增加導致的植被生產力降低，抵消了大氣二氧化碳濃度增加對植被生長的“施肥效應”。該研究也發現，由于持續的全球氣候變暖，大氣水汽壓差增加的趨勢將持續到本世紀末，其對植被生長的影響也將持續存在。然而，目前的陸地生態系統模型并未能準確反映大氣水汽壓差對植被生長的限制作用，因而會顯著高估未來的陸地植被生產力。
該研究揭示了全球大氣水汽壓差的長期變化趨勢，不僅強調了全球變暖所引發的一個對全球植被生長的重要影響方式，為自上個世紀末以來植被增長減緩和停滯找到了關鍵的科學證據，同時也有助于提高陸地生態系統模型對氣候變暖響應的模擬能力。
論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaax1396.abstract
