陆地生态系统通过光合作用吸收大气二氧化碳，从而缓解气候变化。科学家和政策制定者通过地球系统模型（ESMs）模拟植被总初级生产力（GPP），即植被通过光合作用将二氧化碳转化为有机质的速率，来预测陆地生态系统碳吸收的变化及其与大气之间的反馈作用，进而为气候政策、碳预算和土地利用策略的制定提供科学依据和数据支撑。然而，高温对植被生产力存在极强的抑制作用，一旦温度超过植被生产力的最适温（Topt），光合作用会迅速下降，大幅降低陆地生态系统的碳吸收能力，削弱其缓解气候变化的效应。因此，准确模拟Topt对于预估陆地碳吸收及理解碳汇-气候反馈机制至关重要。然而，ESMs对Topt的模拟多依赖于叶片尺度的模拟实验，尚不清楚模型能否准确捕捉自然界中真实的生态系统尺度的植被最适温，以及生态系统为响应全球变暖而逐渐驯化（调整）其最适温度的过程。

 针对上述科学问题，生态系统网络观测与模拟重点实验室牛书丽研究组整合全球联网观测、卫星遥感数据和地球系统模型，首次评估了ESMs对全球植被生产力最适温的模拟能力，揭示了全球变暖背景下，模型对碳吸收预测可能存在的系统性偏差。

 研究表明，现有模型在超过全球60.3%的生态系统中高估或未能捕捉到植被生产力的最适温，尤以干旱地区最为突出。这说明ESMs可能高估未来气候变暖背景下陆地生态系统碳吸收的增加，加剧了全球碳汇预测的不确定性。此外，模型未能再现近四十年来观测到的Topt随全球变暖而升高的趋势，表明模型低估了生态系统对升温的驯化效应。进一步分析表明，Topt被高估的根源在于模型低估了高温条件下的水分限制及植被结构退化过程。为了更准确地模拟GPP，模型必须突破叶片尺度的局限，进一步优化模型结构与参数化，从而更准确地刻画高温条件下生态系统尺度的相关过程。

 最后，研究通过关联Topt预测偏差与未来GPP模拟，进一步证实了地球系统模型对最适温的错误估计能够对未来陆地碳汇预测产生严重影响，并加剧陆地-大气反馈模拟的不确定性，并指明了改进陆地碳吸收预测的关键路径。这些改进不仅有助于提高气候预测的可靠性，也对维持生态系统功能与服务、支持全球应对气候变化的国际努力具有深远意义。

 该成果以Misrepresented optimum temperatures for global vegetation productivity in Earth system models为标题发表于国际顶尖期刊Cell子刊《One Earth》。实验室已毕业博士研究生王易恒为论文第一作者，牛书丽研究员为通讯作者。实验室黄元元研究员、华东师范大学夏建阳教授参与了该项研究。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。

    论文信息：

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

    文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101428

模型模拟与站点观测植被最适温的差异