全球植被绿化通过增加蒸发表面提升陆地蒸散发（ET），但其在未来气候变暖情景下的动态变化及生态机制尚不明确。本研究旨在量化2100年前不同排放情景下ET对生长季叶面积指数（LAI）的敏感性（∂ET/∂LAI）变化，揭示植被对ET调控作用的弱化趋势及其驱动机制。

数据与方法

数据与模型

整合卫星遥感数据（如GLEAM ET、GLASS/GIMMS/GLOBMAP LAI）和18个CMIP6地球系统模型模拟结果，覆盖历史期（1982-2014）和未来期（2015-2100）

采用机器学习框架（随机森林回归），考虑气候因子（温度、降水、辐射、水汽压deficit）与LAI的非线性相互作用，量化∂ET/∂LAI及其组分（蒸腾Ec、冠层截留蒸发Ei、土壤蒸发Es）的时空动态。

关键分析方法

移动窗口分析：通过25年滑动窗口追踪∂ET/∂LAI的长期趋势，评估不同共享社会经济路径（SSP1-2.6至SSP5-8.5）下的动态变化。

机制诊断：基于Penman-Monteith方程反演表面导度（gs）和冠层导度（gc），定义叶面积归一化导度（gleaf=gc/LAI）以量化气孔调节对蒸腾的影响。

主要结果

1. LAI变化趋势

历史期（1982-2014）：全球植被生长季LAI以2.27±1.71×10⁻³ m²m⁻²yr⁻¹的速率增加，热带亚热带地区绿度显著提升，部分区域（如蒙古、阿根廷）出现褐化（图1a-b）。

未来期（2015-2100）：SSP1-2.6情景下LAI增长在2065年后逆转，而高排放情景（如SSP5-8.5）中LAI持续增加（9.57±6.09×10⁻³ m²m⁻²yr⁻¹），且绿度中心向寒冷地区转移（图1c-d）。

2. ET对LAI的敏感性（∂ET/∂LAI）

历史期：全球平均∂ET/∂LAI为71.53±12.01 mm m²m⁻²，其中83%由蒸腾（Ec）贡献，土壤蒸发（Es）呈负贡献（图2a-b）。

未来期：约80%的全球陆地∂ET/∂LAI呈下降趋势，高排放情景下弱化更显著（SSP5-8.5：-1.247±0.075 mm m²m⁻² decade⁻¹），暖干地区尤为突出（图3a-d、图4a-b）。

3. 驱动机制

气孔导度下降：CO₂浓度升高导致气孔导度（gc）降低，抵消CO₂施肥效应带来的LAI增加，使单位叶面积蒸腾减少。叶面积归一化导度（gleaf）随CO₂浓度单调下降，解释了∂Ec/∂LAI的弱化（图5a-d）。

气候主导作用增强：高排放情景下，气候因子（如温度、辐射）对ET的贡献逐渐超过LAI，成为驱动ET变化的主要因素（图6e-f）。

结论与意义

核心结论：气候变暖与CO₂浓度升高将削弱植被对ET的调控作用，主要通过气孔导度下降抑制蒸腾，导致LAI驱动的蒸发冷却效应减弱，进而影响全球水循环与气候 mitigation 潜力。

政策启示：植被绿化的气候冷却效益存在边际递减，需在土地管理策略中考虑这一动态限制，尤其在高排放情景下需结合其他减排措施。

研究局限与展望

模型不确定性：CMIP6模型对ET组分（如Ec/ET比例）的模拟存在偏差，需改进植被-大气反馈过程的参数化。

未来方向：需结合动态植被类型变化（如作物管理、生物群落迁移）进一步完善ET敏感性预测。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s43247-026-03372-8

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