水分利用效率（Water use efficiency, WUE）定义为生态系统碳同化（GPP）与蒸散发（ET）之比，在全球CO₂浓度（C_a）上升的条件下，普遍预计WUE将随之上升。然而，C_a与气候变化如何共同控制WUE的变化机制尚不清楚。基于FLUXNET观测和机器学习模型的升尺度结果表明，由于水汽压差（VPD）对GPP和ET的不对称影响，全球WUE1982-2000年显著上升，自2001年后停止上升，稳定在1.96gCkg^-1H₂O左右。1982-2000年GPP的增长率为2.96 0.55gCm^-2yr^-2, 2001-2016年GPP的增长率变慢，为1.38 1.15gCm^-2yr^-2。多元逐步回归分析表明，空气温度T_a，C_a和VPD对GPP的贡献系数分别为0.66, 1.07和-1.02，VPD几乎抵消了C_a增加的施肥作用。T_a/VPD对GPP的解释力达74%，T_a/VPD在2000年前增加，而2000年后减小，对GPP及WUE负贡献。从区域上看，1982-2000年北半球GPP增长快于南半球，而ET增长慢于南半球，因此WUE的增长主要由北半球贡献；而在2001-2016年，虽然北半球的GPP仍然在增长，但高纬度地区（>53 N）地区ET增加较快，对WUE的增长起到了限制作用。