植物是非常有效的碳汇。在全球范围内，森林每年吸收约76亿吨二氧化碳，约为美国年排放量的1.5倍。
自20世纪80年代以来，由于大气中二氧化碳和其他温室气体含量的上升，气候变暖导致了北半球热带以外地区植物生产力的增加。
但5月30日发表在《自然气候变化》杂志上的一项新研究估计，该地区夏季变暖将在未来半个世纪内开始产生相反的影响，导致光合作用(或植物生产力)下降。作者写道，全球陆地碳汇可能因此受到打击。
研究人员发现，一般来说，在北半球，气温升高将意味着到2070年，大多数低于北纬60度(挪威奥斯陆和阿拉斯加安克雷奇的大致纬度)的地区夏季植物生产力下降。然而，随着气温的升高，北极地区的植物生产力将继续上升。
“这是一篇有趣的论文，”加州大学圣克鲁兹分校(University of California, Santa Cruz)的环境科学家朱凯(Kai Zhu)说，他没有参与这项研究。他解释说，在过去的几十年里，植被捕获碳的能力已经增强，但这种能力是否会持续到未来，以前是未知的。研究表明，气温升高最终会导致光合作用减少，这“将是个坏消息”。
这项研究的重点是温带北半球，因为它占地球陆地碳汇的40%，而北半球的生产力与温度密切相关。在热带地区，水是生产力的更大驱动力，因此研究人员将该地区排除在外。
科学家们使用了两种不同的方法来估计夏季气温上升对生产力的影响:一种是基于各种环境因素的光合作用模型，另一种是结合野生植物耐热性历史观测结果的外推的气候模型。科罗拉多州立大学(Colorado State University)的生态学家、该研究的合著者陈安平(Anping Chen)在一封电子邮件中解释说，研究人员更依赖第一种方法，因为它考虑了二氧化碳水平升高、降水变化和植物对变暖的适应等因素。
该研究利用8个地球系统模型发现，在中等预测排放条件下，到2060年，北半球约48%的植被土地将因气候变暖而出现植物生产力下降，到本世纪末，这一比例将上升到78%。
马萨诸塞州伍德韦尔气候研究中心的地球系统科学家布兰登·罗杰斯(Brendan Rogers)告诉《科学家》杂志，基于历史观测的方法将这一时间框架提前了很多。在可能的结果中，该方法预测，在中等排放的情况下，超过67%的北半球温带地区的温度将在2030年之前超过生产力的最佳水平。
罗杰斯说，地球系统模型的结果可能过于乐观，因为他们高估了森林适应气候变化的能力。他解释说，这些模型没有考虑到广泛的火灾、害虫和病原体等因素。
罗杰斯解释说，这些结果是否意味着大气中总碳的增长速度会比现在更快，这是一个“价值1000万美元的问题”，因为影响碳平衡的因素很多。但他说，这篇论文是“另一个警告信号，表明地球上一切都不太好”。“这是遏制排放的另一个原因。”
