近日，实验室宋宏权教授团队以《Dust aerosols enhance China’s gross primary productivity by increasing diffuse radiation》为题在国际权威期刊 Journal of Geophysical Research: Biogeosciences发表最新研究成果。系统量化了2000—2020年间沙尘气溶胶辐射效应对中国陆地生态系统总初级生产力（Gross Primary Productivity, GPP）的长期影响，提出了沙尘通过增强散射辐射促进植被光合作用的科学机制，为深入理解“气溶胶—辐射—生态系统”相互作用提供了重要依据。
研究团队通过耦合大气化学模式（WRF-Chem）与动态植被模型（JULES），构建了包含沙尘与不包含沙尘的两个对比实验，分别模拟了沙尘气溶胶对太阳辐射的调节作用以及由此引起的生态系统响应。结果表明，沙尘通过散射作用使全国年均直射辐射减少约8.2 W/m2，散射辐射增加约5.3 W/m2，尽管总辐射略有下降，但辐射结构的优化显著提升了植被冠层的光合效率，进而使全国陆地生态系统GPP平均每年增加约0.11 ± 0.024 Pg C，占同期总GPP的约2%。这一“散射辐射施肥效应”在我国西北沙尘源区表现尤为显著，同时在东部和南部生态系统中也呈现出明显的生产力提升。
研究还指出，尽管沙尘在一定程度上降低了总太阳辐射，但其增强的散射光更有利于阳光在多层植被冠层中的均匀分布，特别是在水分条件较好、植被较密集的区域，沙尘带来的光照结构变化更容易被转化为碳固定能力。这一发现挑战了沙尘作为负面气候因子的传统观点，提示在未来碳循环模拟和区域气候预测中应充分考虑自然气溶胶的辐射效应及其生态反馈。
该成果由得到了国家自然科学基金重点项目（32130066）、河南省优秀青年基金项目（242300421143）和河南省高校科技创新人才计划（24HASTIT016）等资助。宋宏权教授为论文通讯作者，硕士研究生齐铭辉为论文第一作者。
论文链接: https://doi.org/10.1029/2024JG008578
