青藏高原高寒生态系统是重要“碳汇”且持续增强

近期,中科院成都山地灾害与环境研究所西藏生态环境创新团队与中科院青藏高原研究所、中科院西北生态环境资源研究院、中科院地理科学与资源研究所、兰州大学等合作,通过综合定位监测、控制试验和模型模拟等技术手段对青藏高原陆地生态系统碳源汇现状及动态进行了系统研究。

研究表明,青藏高原高寒生态系统总体是重要的碳汇且持续增强,将对气候变暖形成负反馈。8月9日,相关研究结果以《青藏高原植物吸收的二氧化碳量超过冻土和植物呼吸排放值》为题上线发表在国际学术期刊《PNAS》(《美国科学院院刊》)上。

气候变暖会造成二氧化碳持续排放,为何该研究表明青藏高原高寒生态系统总体将对气候变暖形成负反馈?8月12日,研究团队相关专家进行了解读。

安装在西藏申扎生态站的相关核心仪器类型之一 受访对象供图

区域净碳汇是此前科学界预期4倍

首先,我们来了解一下碳汇,顾名思义就是将碳汇集到一起,通过植树造林、植被恢复等措施,吸收大气中的二氧化碳,从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。

而碳源是指产生二氧化碳之源。它既来自自然界,也来自人类生产和生活过程。碳源与碳汇是两个相对的概念,即碳源是指自然界中向大气释放碳的母体,碳汇是指自然界中碳的寄存体。减少碳源一般通过碳减排来实现,近些年国内也一直在强调碳减排,而增加碳汇则主要采用的是固碳技术。

8月9日,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布报告指出,气候变暖引发的极端天气的频率和强度不断增加。我国承诺将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。

“作为重要的国家生态安全屏障,青藏高原高寒生态系统碳汇功能变化对我国乃至北半球的气候系统影响强烈,被称为气候变化‘启动器’‘调节器’。”该研究团队负责人、中科院成都山地灾害与环境研究所研究员王小丹说,高原气体总体变暖变湿有利于植被生长,近20年来以西藏生态安全屏障建设为主的一系列重大生态工程实施,使青藏高原生态环境得到有效保护,综合效益显著。

青藏高原高寒生态系统CO2汇海拔分布及对气候变化响应模式 中科院成都山地所供图

此次研究发现,青藏高原32监测点中26个呈现净碳汇状态,区域净碳汇是此前科学界预期的4倍(130.0±53.6 Tg C y 1)。高寒生态系统净碳汇最强值出现在约海拔4000米左右。碳交换的温度敏感性分析发现,水热同期的夏天碳固定速率系统性地高于冬季碳释放对温度的敏感性,且这一现象在更高海拔地区更加明显。

暖湿化植被的固碳反而增强

作为全球最大的高山冻土区,青藏高原气候变暖可能导致大量冻土碳释放,但气候暖湿变化也能促进植物碳固定提升,使得区域碳源汇平衡状态和趋势存在不确定性。

青藏高原涡度相关观测研究台站分布图 中科院成都山地所供图

此次研究中,16个控制实验结果显示,青藏高原碳汇在模拟变暖情境下总体呈现增强趋势且存在阈值(~2.0 oC),模式模拟也表明青藏高原暖湿化对碳固定的促进超过了冻土碳释放的影响(21世纪末不同气候情境下净碳汇范围为178~318 Tg C y 1)。

王小丹表示,该研究为理解高寒冻土区生态系统碳过程和区域碳平衡提供了新的认知,也为青藏高原生态安全屏障关键功能量化和重大生态工程时空格局优化提供了重要科技支撑。

值得注意的是,此次研究得到了中国科学院A类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”、第二次青藏高原综合科学考察研究、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目支持。