气候变化的转折点可能比我们想象的来得更早
植被可能无法继续减少人类活动排放的影响
2018年，全球碳排放量达到历史最高水平，仅美国就增长了3.4%。这一趋势使科学家、政府官员和行业领袖比以往任何时候都更加担心地球的未来。正如联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯(Antonio Guterres)在12月3日举行的第24届联合国气候大会开幕式上所说，“我们正深陷气候变化的困境。”发表在《自然》杂志上的一项哥伦比亚工程研究证实了应对气候变化的紧迫性。而众所周知,极端天气事件会影响碳吸收量的年际变化,和一些研究人员认为,可能会有长期的影响,这项新研究是第一个真正量化影响21世纪,表明地区年不赔偿损失碳吸收量dryer-than-normal期间,由于干旱和热浪等事件。
人为排放的二氧化碳——由人类活动引起的排放——正在增加地球大气中二氧化碳的浓度，并对地球的气候系统产生非自然的变化。这些排放对全球变暖的影响只被陆地和海洋部分减轻。目前，海洋和陆地生物圈(森林、稀树大草原等)正在吸收约50%的这些释放物——这就解释了珊瑚礁的白化和海洋的酸化，以及森林中碳储量的增加。
“然而，目前还不清楚这片土地是否能继续以目前的速度吸收人为排放，”领导这项研究的地球与环境工程学院(earth Institute)副教授皮埃尔•根廷(Pierre Gentine)表示。“如果土地达到最大的碳吸收速率，全球变暖可能会加速，对人类和环境产生重要影响。”这意味着我们都需要立即采取行动，避免气候变化带来更大的后果。Gentine想要了解水文循环的变化(干旱和洪水，以及长期的干燥趋势)是如何影响大陆捕获部分二氧化碳排放的能力的。研究尤其及时随着气候科学家们预测极端事件可能会在未来增加的频率和强度,其中一些我们已经见证今天,还会有降雨模式的变化可能会影响地球上的植物吸收二氧化碳的能力。
定义植被和土壤中储存的碳的数量,Gentine和绿色分析净生物群落生产力(平衡),政府间气候变化专门委员会定义的碳的净收益或损失的地区,等于净生态系统生产-碳损失等干扰的森林大火或森林收获。研究人员利用glase - cmip5(全球陆地大气耦合实验——耦合模型相互比较项目)实验中四个地球系统模型的数据，进行了一系列实验，分离出严格由土壤湿度变化引起的NBP下降。他们能够分离出长期土壤湿度变化趋势(即干燥)和短期变化(即干旱)的影响。例如洪水和干旱等极端事件对土地吸收碳能力的影响。格林说:“我们发现，如果没有土壤湿度的这些变化(变化和趋势)，NBP的值(在这个例子中是指地表碳的净增加)实际上会高出近两倍。”“这可是件大事!”如果土壤水分继续减少平衡以现在的速度,和碳吸收速率的土地开始减少本世纪中叶,我们发现在模型中,我们可能会看到一个大幅增加大气中的二氧化碳的浓度和相应上升,全球变暖和气候变化的影响。”
Gentine和Green注意到，土壤水分变化显著降低了目前的土地碳汇，他们的结果显示，土壤水分变化和未来的干燥趋势都会降低碳汇。通过量化的重要性水保陆地碳循环变化,和减少碳吸收由于土壤水分的变化的影响,研究发现强调实现提高建模的必要性植被对水分胁迫和land-atmosphere耦合在地球系统模型限制未来陆地碳通量和更好的预测未来的气候。“本质上说，如果没有干旱和热浪，如果下个世纪不会有任何长期的干旱，那么这些大陆能够储存的碳量将是现在的两倍，”Gentine说。“由于土壤水分在碳循环中扮演着如此重要的角色，在土地吸收碳的能力中，与土壤水分在模型中的表现相关的过程成为研究的重中之重是至关重要的。”
植物对水分胁迫的反应仍有很大的不确定性，因此Green和Gentine将继续他们的工作，改善植被对土壤水分变化的反应表征。他们现在把重点放在热带地区，这是一个有很多未知因素的地区，也是最大的陆地碳汇，以确定植被活动是如何被土壤湿度和大气干燥的变化所控制的。这些发现将为改善热带植物水分胁迫的表征提供指导。
“这项研究非常有价值,因为它照耀明亮的关注是多么重要的水是由生物圈碳的吸收,”Chris Schwalm说助理科学家伍兹霍尔研究中心和全球环境变化方面的专家,碳循环的敏感性和建模框架并没有参与这项研究。“它还暴露了地球系统建模中不发达的方面，比如与植被水压和土壤湿度相关的过程，在全球环境变化的背景下，这些可以在模型开发过程中作为目标，以获得更好的预测能力。”