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湿地和多年冻土碳排放对《巴黎协定》的目标影响巨大

编号:NO.I00019931901        发布时间:2019-01-24 21:31:58

a, Areal extent of permafrost within the top 1 m of the soil column. b, Areal extent of permafrost within the top 3 m of the soil column. c, Amount of pre-industrial permafrost carbon still perennially frozen. d, Amount of pre-industrial carbon lost to the atmosphere. The reduction in AFFEB for the temperature sensitivity uncertainty ensemble where the horizontal bar represents the median, boxes represent the interquartile range and whiskers represent the maximum and minimum values. Blue: 1.5 °C asymptote pathway; yellow: 1.5 °C overshoot pathway; red: 2 °C asymptote pathway.source:nature全球天然湿地的甲烷排放和多年冻土融化释放的碳对全球变暖有正反馈,即随着全球气温的升高,湿地和多年冻土的温室气体排放增加,这又进一步加剧了全球变暖。但大多数最先进的气候模型中都没有估算这部分排放,并且科学界对多年冻土中微生物群落及其碳代谢的了解不够,也限制了准确地预测解冻多年冻土融化产生的温室气体排放。2018年7月,《自然∙地球科学》(Nature Geoscience)和《自然》(Nature)发表了两篇相关文章,分别关注了湿地和多年冻土的温室气体排放对《巴黎协定》的影响以及微生物群落对多年冻土解冻释放温室气体的影响。

2018年7月9日,Nature Geoscience发表题为《自然湿地和多年冻土的反馈减少控温1.5 ℃和2 ℃目标的碳预算》(Carbon Budgets for 1.5 and 2 °C Targets Lowered by Natural Wetland and Permafrost Feedbacks)的文章指出,由于湿地和多年冻土带来的天然温室气体排放,全球化石燃料的排放量必须比之前估算的多减少20%才能实现《巴黎协定》的目标,额外的减排量相当于当前人类活动5~6年的碳排放量。英国生态与水文中心(Centre for Ecology & Hydrology)科研人员领导的国际研究团队,提出了一个倒置中间复杂气候模型的模拟,该模型遵循规定的全球变暖路径,在2100年之前稳定在比工业化前水平高1.5 ℃或2.0 ℃,并采用了最先进的全球陆地表面模型对湿地和永久冻土碳释放的最新描述,估计了自然湿地和永久冻土对气候变化的反应,包括其温室气体排放,以及对人类化石燃料排放的影响。研究结果证明这两个过程的气候反馈是实质性的。具体而言,在控温1.5 ℃目标下,允许的人为化石燃料碳排放预算减少17%~23%(47~56 GtC);在控温2.0 ℃目标下,碳预算减少9%~13%(52~57 GtC),说明正反馈对控温1.5 ℃目标的影响更大。这一关键发现适用于2100年的瞬态排放途径,并未考虑这些反馈过程的长期影响。研究指出,在评估瞬态排放途径以限制全球变暖时,必须考虑湿地和永久冻土带的自然反馈过程。

2018年7月16日,Nature发表题为《从基因组角度研究融化多年冻土中的碳过程》(Genome-centric View of Carbon Processing in Thawing Permafrost)的文章,揭示了微生物群落对多年冻土解冻释放温室气体的影响,有利于更准确地预测未来100年内全球变暖程度及速度。由澳大利亚昆士兰大学(University of Queensland)科研人员领导的国际研究团队,采用该团队首创的测序技术,对采自瑞典北部214多个解冻状态不同的冻土样本进行了检测。研究发现了1500多个微生物基因组的DNA序列,这些微生物都参与到复杂的生化网络中,并反映了这个复杂生态系统的多样性,超过60%的微生物群落都具有属级代表。宏基因分析揭示了涉及有机物质降解的关键群体,包括其基因组编码先前未描述的木糖降解真菌途径的细菌。微生物和地球化学数据突出了与温室气体产生相关的谱系,并指出了新的互联关系。研究结果将生物地球化学的变化与碳处理中涉及的特定微生物谱系联系起来,并为预测气候变化对多年冻土系统的影响提供了关键信息。

参考文献:

[1] Carbon Budgets for 1.5 and 2 °C Targets Lowered by Natural Wetland and Permafrost Feedbacks. https://www.nature.com/articles/s41561-018-0174-9

[2] Genome-centric View of Carbon Processing in Thawing Permafrost. 

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0338-1

编译者:裴惠娟

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