【碳减排】诊断全球陆地碳汇的不稳定风险

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题    目：Diagnosing destabilization risk in global land carbon sinks

作    者：Marcos Fernández-Martínez，Josep Peñuelas，Frederic Chevallier, Philippe Ciais，Michael Obersteiner，Christian Rödenbeck，Jordi Sardans，Sara Vicca，Hui Yang， Stephen Sitch，Pierre Friedlingstein，Vivek K. Arora，Daniel S. Goll，Atul K. Jain，Danica L. Lombardozzi，Patrick C. McGuire，Ivan A. Janssens

期    刊：Nature

时    间：2023.02.22

一作单位：PLECO (Plants and Ecosystems), Department of Biology, University of Antwerp, Wilrijk, Belgium

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-023-05725-1

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研究背景

正向碳-气候反馈可能加速气候变化，并可能损害气候目标的可实现性。陆地生态系统是全球碳循环的关键，近几十年来，全球土地碳净吸收量或净生物群落产量（NBP）有所增加，然而在此期间变异性和自相关性是否发生了变化仍难以确认。为此本研究利用两个大气转换模型以及分布在太平洋的九个监测站得出的大气二氧化碳浓度的季节性周期振幅以及全球动态变化，研究1981年至2018年陆地碳净吸收量的趋势和控制，以及它的时间变化和自相关。研究发现，年度NBP及其十年间的变异性在全球范围内有所增加，而在时间上的自相关性则有所下降。在全球范围内植物物种丰富度与NBP及其变异性呈现出凹下的抛物线空间关系，而氮趁机通常会增加NBP。因此研究结果表明，NBP在区域范围内的变化越来越大，这主要归因于气候变化，并可能指向碳-气候耦合系统的不稳定。

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研究结果

如图1所示，从大气反演中得出的全球NBP从1981年-1990年期间的5.6 ± 2.0 gC m−2 y−1到2009年-2018年期间的13.8 ± 1.4 gC m−2 y−1，所用的两个大气反演都发现了NBP的年度增长。然而在过去的十年中，观测和模型都显示出平缓的趋势。在整个研究期间，与NBP的增加平行。全球NBPAR1随着时间的推移，来自大气反演的NBP和整个太平洋的月平均二氧化碳浓度明显下降。但是在大气测量站和大气反演中出现了相反的趋势。

如图2所示，鉴于NBPPV和NBPAR1的同时增加，本研究分析确定了几个潜在关注的区域，如非洲东部、地中海地区、北美和中美洲的西海岸、印度和东南亚。与NBPPV和NBPAR1增长的地区相比，NBP较低，而且随着时间的推移，NBP增长也不明显。在研究期间，全球温度和降水都有所增加，尽管这些趋势有相当大的空间变化。月度温度和降水的时间自相关性反而略有增加，尽管只有温度的自相关性显著。在一些地区温度的时间变异性和自相关性明显增加，但在降水方面却不那么明显。

由图3可知，从大气反演中得出的NBP与生物多样性有一个凹下的曲线关系，从生物多样性的低值到中间值增加，在高生物多样性时减少。研究分析还发现，生物多样性和NBP的氮沉降之间存在明显的正向互动，氮沉降与NBP之间的正相关关系在植物生物多样性较高的地区更强。植物多样性和氮沉降与NBPPV的关系存在相互作用，在接受低氮沉降的地区与接受高氮沉降的地区，NBPPV和生物多样性之间的关系不同。温度和降水的年际变化与NBPPV正相关，在这种情况下，TRENDY组合和反演模型的模式非常匹配。

大气反演中得出的NBP、NBPPV和NBPAR1的空间变化趋势都与氮趁机、气候和土地利用相关。然而土地利用和土地利用变化的估计效果通常低于氮沉降和气候的效果，因此在全球范围内的变化中所占比例较小。在温度升高和降水时间自相关增加的地区，NBPAR1的增加更有可能。从大气反演中得出的NBP提供了证据，表明植物的生物多样性可能在调节土地碳平衡的区域变化及其时间变化方面发挥了重要作用。生物多样性对NBP的影响取决于大气中的氮沉积，反之亦然。

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编者按

来自大气反演和季节性二氧化碳周期的年度振幅的令人信服的证据表明，全球陆地碳净吸收量现在更大，而且很有可能比三十年前更多，而其时间自相关性反而明显下降。与NBPPV和NBPAR1下降的地区相比，两者合并增加的地区增加幅度都较小，这表明两者的增加反映了碳系统的动态不稳定性，但无法确定这种不稳定性是否是其他原因。因此应详细监测显示变异性和自相关增加的区域，以正确理解这些变化背后的机制和后果，鉴于气候变化作为这些变化的时间行为的主要驱动因素，需要减缓气候变化以防止土地碳汇的进一步不可预见的变化。

转自：“西农RE学术社”微信公众号

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