隐形土壤湿度效应驱动陆地碳吸收

干旱的风景在约书亚树国家公园,加利福尼亚
照片:Vincent Humphrey,Caltech,USA

地球土地生态系统所采取的碳含量的逐年变化主要由影响空气湿度的土壤水分的变化驱动。这是由德国Max Planck生物地球化学研究所的Markus Reichstein和Martin Jung在内的国际科学家队的发现。令人惊讶的是,通过机制耦合土地生态系统和大气性质,土壤水分的变化影响土地碳吸收。

地球的土地生态系统吸收了人类活动产生的大部分二氧化碳排放,有助于缓慢全球变暖。平均而言,植物和土壤占据或修复人类排放的约30%。但从一年到下一年,该数字可以高达40%或低至20%。气候科学家的目标是完全依赖于产生这种可变性的东西,以便他们考虑它并为预测未来气候创造最准确的模型。

在气候建模社区内部有重大辩论,究竟会导致这种所谓的际际变异性。一方面认为,这些变化主要由大气性质驱动,例如表面附近的温度和空气湿度,而另一侧有利于土壤水分。

在4月1日发表期刊上发表的一项新研究,讨论了这一辩论,表明土壤水分在驾驶员座位上确实在驾驶员座位上,土地生态系统占用了多少二氧化碳。但是土壤水分仅通过影响空气湿度和温度来行动,这又影响植物固定碳的能力。“土壤水分是驾驶员,温度和湿度是杠杆,”Vincent Humphrey说,来自加利福尼亚州(Caltech),美国的新纸上的新论文说。

为了分析土壤水分的重要性,研究人员使用气候模型进行了模拟,这些模型完全融合了地球土地,海洋和大气的知名。他们模拟了两个不同的世界:具有普通地球条件的参考行星,以及一个从未在土壤水分中经历过极值的假设世界 - 没有干旱也没有洪水。“在参考仿真中,我们看到了土地上的碳吸收的预期变化随着时间的推移,Martin Jung是Martin Jung,Mart Planck Biogechemistics研究所的集团领导者,”在假设的世界的情况下,今年到一年变化令人惊讶地消失了。“这意味着在稳定的土壤水分条件下,植物总是固定大约相同的人类排放百分比。

因此,我们可以放心地说,土壤水分在年度变化中发挥着主导作用,我们看到了土地所吸收的碳。“汉弗莱说。

但研究人员还意识到,在没有干旱或洪水的假设世界中,较少的湿度或湿度降低了较少的事件。他们发现,当土地特征强烈控制地球表面附近的气氛时,他们发现了这一点是由于一套称为土地气氛反馈的过程。作为一个例子,干旱产生更热和干燥的空气,因为树木的水较少可用于蒸腾以冷却气氛。

“土壤水分显着影响近表面温度和大气湿度”证实MAXS Planck生物地球化学研究所主任Markus Reichstein。“干燥的土壤使极端的事件如热波更有害,因为植物不能再烧并冷却陆地表面”,他补充道。

科学家们对这些土地气氛反馈的重要性感到惊讶,就它们对全球碳吸收的影响而言。事实证明,改变土壤湿度的直接影响仅占了持续可变性的四分之一。令人惊讶的75%是间接的,作为对温度和空气湿度的变化的产物。这意味着在干旱过程中,植物无法固定碳而不是如此,因为土壤中的水较小,而且主要是因为由于干旱而迅速变得迅速和干燥。

“这些结果为我们的概念添加了另一件,即水文周期的变化对生态系统可能比全球变暖更重要。”总结了莱希士。

[由Kimm fesenmaier从Caltech版本采用的文本]

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Markus Reichstein博士教授
电子邮件:mreichstein@bgc-jena.mpg.de.
电话:+49(0)3641- 57 6200

马丁·杰恩博士
电子邮件:mjung@bgc-jena.mpg.de.
电话:+49(0)3641- 57 6261

OriginalPublikation:

土壤湿气气氛反馈占据土地碳吸收变异性
Vincent Humphrey,Alexis Berg,Philippe Ciais,Pierre Genline,Martin Jung,Markus Reichstein,Sonia I. Seneviratne,Christian Frankenberg
自然,DOI:10.1038 / S41586-021-03325-5

Weitere信息:

https://dx.doi.org/10.1038/S41586-021-03325-5链接到出版物
https://www.bgc-jena.mpg.de/bgi/index.php/main/homepage.链接到Reichstein部门

http://www.bgc-jena.mpg.de.

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