陆地植被作为全球碳循环的重要组成部分，通过光合作用吸收大气中的二氧化碳。过去几十年，全球陆地植被生产力总体呈增加趋势，但不同区域之间增长幅度存在显著差异。传统研究主要关注温度、降水等局地气候因素对植被生产力的影响，而对于驱动这种大尺度空间差异的气候动力学机制仍缺乏系统认识。

清华大学地球系统科学系陈德亮院士团队基于多源观测资料、卫星遥感产品以及CESM大样本气候模式模拟，构建了北半球西风急流曲率形态变化指标，系统分析了1979年以来北半球西风形态演变及其对陆地植被生产力的影响。研究发现，人为温室气体排放导致的西风急流曲率变化，正在协调和重塑北半球陆地生态系统的生产力空间格局。

研究显示，过去40余年间，北半球西风急流发生了显著的空间重组，东欧、东北亚和北美西部地区的西风急流逐渐由气旋式弯曲转变为反气旋式弯曲，中亚和北美中部则呈现反气旋式弯曲向气旋式弯曲转变的趋势，北半球整体西风急流波动性增强。

研究发现，这些大尺度环流变化与1982—2018年陆地植被生产力变化空间分布高度一致。其中，北欧、东北亚等高纬地区由于气温升高缓解了低温限制，植被生产力显著增加。南欧和北美中部等区域则因高温和干旱增强，植被生产力增长受到抑制。北半球多个植被生产力热点区域均与西风急流曲率变化显著相关。结果表明，北半球西风急流不仅影响天气和极端气候事件，也在更大尺度上塑造着陆地生态系统碳吸收能力的空间格局。

图1. 1979-2023年期间北半球夏季西风急流曲率的变化。

图2. RCP8.5情景下不同强迫因子对西风曲率的影响。

为了识别西风变化背后的成因，研究团队利用CESM固定强迫和全强迫的大样本模拟，分别评估了温室气体、气溶胶和生物质燃烧排放的影响。研究发现，温室气体排放是驱动西风急流曲率变化的主导因素。在识别到的热点区域内，温室气体排放贡献率达到35%至113%。气溶胶和生物质燃烧排放的贡献相对较小且存在较大不确定性，北半球整体西风变化主要由温室气体增加所主导。

在高排放情景（RCP8.5）下，研究预计西风急流曲率变化将持续增强，并进一步影响未来陆地碳汇分布，北欧、东北亚和北美西部植被生产力将持续增加，南欧和北美中部植被生产力增长趋缓甚至下降，北半球陆地碳汇能力将呈现更加显著的空间异质性。

研究强调，未来全球碳汇变化不仅受到二氧化碳浓度升高的直接影响，还受到大尺度大气环流调整的调控。因此，在预测未来碳循环和气候变化反馈时，需要更加充分地考虑大气动力过程的作用。

研究认为，大尺度大气环流是连接人为气候变化与生态系统响应的重要桥梁，北半球西风急流变化能够在半球尺度协调陆地植被生产力变化，传统仅关注局地温度和降水变化的碳循环研究可能低估大尺度大气环流在塑造空间格局中的作用。研究从半球尺度大气环流角度揭示了人为气候变化如何通过改变北半球西风急流形态，系统性重塑陆地植被生产力（Gross Primary Productivity, GPP）的空间分布格局，为理解全球碳循环变化和未来碳汇演变提供了新的科学视角。该成果不仅深化了对全球碳循环驱动机制的认识，也为提高未来陆地碳汇预测能力、优化区域生态管理与气候适应策略提供了重要科学依据。

上述成果以“人类活动引发的西风带偏移重塑半球尺度上的陆地生产力”（Human-induced westerly jet shifts coordinate terrestrial productivity at the hemispheric scale）为题，《自然·通讯》（Nature Communications）上发表。

瑞典哥德堡大学杨效业博士为第一作者，清华大学地球系统科学系陈德亮院士担任通讯作者。该研究由来自瑞典、中国和荷兰学者合作完成。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-74039-3

供稿：陈德亮 杨效业

编辑：王佳音

审核：俞乐