植树造林是应对气候变化、实现“碳中和”目标的重要自然解决方案。大规模造林不仅通过固碳增汇减缓气候变暖，还通过改变地表反照率、蒸散发等生物物理过程，直接调节近地表气温。之前研究评估全球造林的生物物理反馈效应时，普遍基于当前大气CO₂浓度水平，未考虑未来CO₂浓度持续上升对造林气候效益的潜在影响。北京大学朴世龙院士团队前期研究发现CO₂浓度升高通过施肥效应和气孔调控等影响植被蒸腾作用和地表能量收支，从而改变植被的生物物理反馈效应（Cui et al., 2020 Nat. Commun. doi: 10.1038/s41467-020-18992-7; He et al., 2022 Commun. Earth Environ. doi: 10.1038/s43247-022-00489-4）。因此，未来大气CO₂浓度升高情景下，全球造林的生物物理效应到底将如何演变并不清楚，这对造林气候效益估算和造林政策制订构成了严峻挑战。

近日，朴世龙团队结合机器学习预测的潜在树木覆盖分布和陆-气耦合模式模拟，解析了当前及未来不同CO₂浓度情景下，全球造林对近地表气温的生物物理反馈效应。研究发现，现阶段大气CO₂浓度水平下，全球潜在造林可实现平均降温约0.062℃（图1a—d）。随CO₂浓度持续升高，造林生物物理降温效益将减弱。至本世纪末，高排放情景（SSP5—8.5）下，降温幅度降至仅约0.021℃（图1e）。进一步地，解耦CO₂浓度升高对造林局地和非局地气候反馈的作用，发现CO₂浓度上升虽然通过影响植被蒸腾、空气动力学阻力等属性，调节造林的局地气候效应（图1e—f），但造林整体降温效益削弱则主要是因为高CO₂浓度背景下大气遥相关过程减弱导致非局地降温效应减小（图1e—f）。

本研究首次评估了未来大气CO₂浓度升高对全球造林生物物理气候效益的多重调控作用，强调了自然解决方案与减排协同增效的重要性，为科学评估造林的气候潜力、优化自然解决方案路径、制订精准造林政策提供了关键支撑。该成果近期以“Diminished biophysical cooling benefits of global forestation under rising atmospheric CO₂”为题发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。北京大学城市与环境2021级博士研究生阚飞为论文第一作者，朴世龙和博士研究生徐浩为共同通讯作者。

图1 全球造林的生物物理降温效益及其对不同大气CO₂浓度升高情景的响应