大気中のCO2濃度の上昇に応じて世界中で見られる植物の成長速度の増加（「グローバル・グリーニング」と呼ばれる現象）は、水ストレスの増大によって停滞する可能性があると、ある研究が指摘しています。
研究によると、地球温暖化は水蒸気量の変化を引き起こしており、それが今度は植物の光合成（植物の成長を支える過程）の速度に影響を与えている可能性があります。
研究結果は、将来的に人間が排出するCO2を植物が吸収する能力が「大幅に低下する」可能性があることを示唆しており、筆頭著者がCarbon Briefに語っています。
現在、陸地は人間が排出する温室効果ガスの30%を吸収しており、これは最近の画期的な報告書によるものです（IPCC）。
研究結果は「植物にかかる水ストレスの増大を前面に押し出す信頼できる役割を果たしている」と、別の植物科学者がCarbon Briefに語っています。
緑化の進行
研究では衛星と現地での測定により、世界はより「緑豊か」になっていることが分かっています。つまり、産業革命の開始以降、植物の成長速度と植物に覆われた土地の面積の両方が増加しています。産業革命。
この「グローバル・グリーニング」は、主に大気中のCO2濃度の上昇によって引き起こされてきました。植物は光合成の際にCO2を利用するため、人間によるCO2排出が増えるにつれて、植物の成長速度もますます加速しています。
大気中のCO2濃度の上昇が植物の成長に与える影響は、「CO2施肥効果」として知られています。ある研究は2016年に発表され、CO2施肥効果が世界的な緑化のおよそ70%の要因であることを明らかにしました。（ただし、より新しい研究では、Carbon Briefが取り上げたもので、CO2施肥効果が世界的な緑化の原因となっている程度に疑問が呈されています。）
グローバル・グリーニングを引き起こしている要因と、その変化の可能性を理解することは重要です。この現象は重要な役割を大気中からのCO2除去において果たしています。
現在、陸地は人間が排出する温室効果ガスの約30%を吸収しており、これはIPCCの最近の土地に関する報告書によるものです。その中で、植物がこの土地の炭素の大部分を占めています。
これまでの研究では、大気中のCO2濃度が上昇するにつれて植物の成長速度も増加し続け、時間の経過とともに陸地がより多くの炭素を吸収することが示唆されてきました。
しかし、新たな研究はScience Advancesに掲載され、上昇する水ストレスがCO2施肥効果を打ち消している可能性があることが分かったと、研究の筆頭著者であるWenping Yuan教授（中国広東省の中山大学の地球変動生態学者）は述べています。同氏はCarbon Briefに次のように語っています。
「世界の植生の成長は1990年代後半以前に促進されていました。これはCO2施肥効果によるものです。しかし、私たちの研究では、世界の植生の成長が、世界の[水蒸気量の変化]が増加し始めた1990年代後半以降、減少傾向を示していることが明らかになりました。」
水蒸気の値
本研究では、著者らは「水蒸気圧差」（VPD）という指標に注目しました。
この指標は、空気中の水蒸気量と、空気中の水蒸気が飽和する点との差です。この指標は大気中の「水ポテンシャル」の目安を示すものだと、Yuan氏は説明しています：
「基本的に、大気中の水ポテンシャルが大きい場合、つまりVPDが大きい場合、水は土壌や植物からより速く、より強く放散されます。」
Yuan氏によると、植物はVPDの上昇に対し、気孔（植物が光合成に必要な気体を取り込むために使う小孔）を閉じることで水分損失を防ぎます。これにより、光合成の速度が低下し、成長も遅くなるとYuan氏は述べています。
研究では、VPDの上昇によって植物の乾燥も速まるため、干ばつに関連する森林の枯死にも影響を与える可能性があるとも付け加えられています。
近年のVPDの変化を調べるため、著者らは複数の世界の気候データセットを分析しました。特に、植生のある地域のVPDに注目しました。
研究では、植生地域のVPDが1990年代後半以降「大幅に」増加していることが明らかになりました。以下の図は本研究から引用したもので、1850年から現在までのVPDの増加を示しています。図中では、異なる気候データセットの結果を色分けして示しています。
著者らはまた、植生のある陸地のVPDが今後も上昇し続ける可能性が高いと指摘しています。
Yuan氏は、VPDの上昇は気候変動の影響を受けている可能性が高いと述べています。
同氏によると、気温の上昇に伴い、空気中の水蒸気が飽和する水準も上昇しています。（これは、暖かい空気がより多くの水分を保持できるためです。）
しかし同時に、大気中の水蒸気量は減少しています。新たな研究によると、これは世界の海洋からの水の蒸発量が減少していることが原因である可能性があります。Yuan氏は次のように述べています。
「地球温暖化は風速を低下させ、それによって海面からの水の蒸発量も減少させます。」
同氏によると、これは気候が変化するにつれて、空気中の水蒸気量と、空気中の水圧が飽和する水準との差がますます大きくなっていることを意味します。
緑から茶色へ
研究の次の段階では、著者らは衛星データを用いて、1990年代以降の世界の植物の成長速度の変化を観察しました。
研究から引用した以下の地図は、1982〜1998年（上）と1999〜2015年（下）の間に世界の一部地域で緑化の速度がどのように変化したかを示しています。地図では、赤は期間中に緑化の速度が低下したことを、緑は速度が上昇したことを示しています。
研究によると、地図からは1990年代後半以降、緑化の速度に「持続的かつ広範な低下」が生じていることが示されています。
研究者らは次に、モデリングを用いて、1990年代後半以降の植物の成長低下を引き起こした可能性のある要因を分離しました。Yuan氏は次のように述べています。
「結果から、1990年代後半以降のVPDの上昇が植生の成長低下の主な原因であることが示されています。」
縮小する吸収源
今後、気候変動によってVPDがさらに上昇する可能性が高く、これは植物の成長速度にさらに大きな影響を与える可能性があるとYuan氏は述べています。
「植生の成長速度の低下は、植物が大気中のCO2を吸収する能力を大幅に低下させます。他の条件が変わらない場合、大気中のCO2濃度は上昇し、その結果、温室効果ガスの効果が強まります。」
これまでの研究では、CO2施肥効果は、土壌の養分利用可能性の制限によってさらに制約される可能性があることが示されています。特に、窒素とリンの不足が、CO2濃度の上昇に伴う植物の成長を制限する可能性があります。
新たな研究では、養分利用可能性の変化が植物の成長にどのように影響する可能性があるかは検討されていません。しかし、時間が経っても安定していると考えられる養分利用可能性の制限と比べ、気候が温暖化するにつれて水ストレスは増加し続ける可能性があるとYuan氏は述べています。
「私たちの結果から、気候温暖化に伴いVPDは今世紀末まで継続的に上昇し、そのためVPDの影響がより重要になることが分かりました。」
この研究結果は、水ストレスが植物、ひいては陸域の吸収源にもたらす脅威を浮き彫りにしていると、Ranga Myneni教授（グローバル・グリーニングの研究者、ボストン大学に所属し、本研究には関与していない）は述べています。同氏はCarbon Briefに次のように語っています：
「水ストレスは、特に熱帯林や亜寒帯林において、褐変を引き起こします。後者では、そうした気候変動が山火事や昆虫の大量発生を助長しており、これは過去20年間にわたって目にしてきた現象です。著者らは、植物にかかる水ストレスの増大を前面に押し出す信頼できる役割を果たしています。」
