生態(tài)系統(tǒng)變化的氣候效應(yīng)通過一致的生物物理和生物地球化學(xué)過程（如蒸散、碳同化、呼吸等）形成內(nèi)在耦合關(guān)系，類似于同一化學(xué)反應(yīng)的不同產(chǎn)物。目前研究生態(tài)系統(tǒng)變化對(duì)氣候影響的方法主要分為黑箱和白箱途徑。黑箱途徑側(cè)重輸入與輸出的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，不關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部過程，常用于增溫、CO2增加或降水變化的實(shí)驗(yàn)研究；白箱途徑則嘗試解析生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的生物物理和生物地球化學(xué)過程，以建立因果關(guān)系，常用于生態(tài)系統(tǒng)模型。然而，這兩種途徑在捕捉生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性和全面性方面均存在局限。

該研究提出了一種全新的“快速通道”途徑。我們關(guān)注黑箱中的過程，但不試圖完全打開它，而是借助一個(gè)易觀測(cè)的“信使”指標(biāo)—日間與全天水汽通量比（RATIO）。RATIO反映生態(tài)系統(tǒng)變化對(duì)氣候的影響，而不是生態(tài)系統(tǒng)變化本身。因此，快速通道途徑從已知的RATIO開始，而不是像黑箱和白箱途徑那樣從生態(tài)系統(tǒng)變化開始。通過這一途徑，能高效捕捉生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性，并在任意時(shí)空尺度下評(píng)估和預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)變化的氣候效應(yīng)。

研究表明，基于西半球建立的每日RATIO與變量間的關(guān)系，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)東半球相應(yīng)變量的變化。這意味著，某一生態(tài)系統(tǒng)的渦度協(xié)方差觀測(cè)結(jié)果可以通過RATIO映射到其他生態(tài)系統(tǒng)。這一規(guī)律同樣適用于預(yù)測(cè)以森林和農(nóng)田為基礎(chǔ)的其他生態(tài)系統(tǒng)的變量變化。

此外，通量、能量和物質(zhì)變量的時(shí)間趨勢(shì)隨每日RATIO表現(xiàn)出規(guī)律性變化。例如，氣溫在不同RATIO范圍內(nèi)表現(xiàn)出不同程度的升溫或降溫趨勢(shì)。利用RATIO可以預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)變化對(duì)不同氣候區(qū)（包括青藏高原）地表溫度的影響，這與先前的諸多研究高度一致，且與蒸散量相比，RATIO更能指示生態(tài)系統(tǒng)變化對(duì)地表溫度的影響。

相關(guān)研究結(jié)果以“Climate effects of ecosystem change converge according to the ratio of the daytime to daily vapor flux”為題發(fā)表在權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《The Innovation》（IF=33.2），我園客座研究員周國逸為論文通訊作者，我園副研究員熊鑫為合作作者，廬山植物園為第二作者單位。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、江蘇省碳達(dá)峰碳中和科技創(chuàng)新專項(xiàng)等資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100733