青藏高原典型高寒草地碳通量觀測(cè)站點(diǎn)圖?！≈锌圃呵嗖馗咴?供圖
記者22日從中國科學(xué)院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)獲悉，該所地氣作用與氣候效應(yīng)團(tuán)隊(duì)馬耀明研究員等聯(lián)合北京大學(xué)、成都理工大學(xué)和美國新罕布什爾大學(xué)、美國康奈爾大學(xué)等科研同行，最新合作完成的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在氣候暖濕化的背景下，青藏高原高寒草地的碳封存能力以每年114萬噸的增長速率持續(xù)增強(qiáng)。
這項(xiàng)青藏高原生態(tài)系統(tǒng)研究的重要成果論文，近日已在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)在線發(fā)表。研究團(tuán)隊(duì)利用1982年至2018年期間分布于青藏高原上25個(gè)通量觀測(cè)站點(diǎn)的長期觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感和再分析數(shù)據(jù)，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)方法，系統(tǒng)闡釋了青藏高原高寒草地凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換量的時(shí)空變化模式和調(diào)控機(jī)制。
據(jù)論文共同通訊作者馬耀明研究員介紹，高寒草地是青藏高原的主要植被類型，總面積約為146萬平方千米，主要分為高寒草原和高寒草甸。由于海拔高、寒冷、半干旱氣候、太陽輻射強(qiáng)烈、土壤貧瘠以及生長季短暫等原因，高寒草地生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，且對(duì)氣候變化敏感。
有研究表明，近幾十年來，青藏高原升溫速率約為全球同期的兩倍，降水也呈顯著增加趨勢(shì)，整體呈現(xiàn)出“暖濕化”。氣候變暖不僅會(huì)增加植被總初級(jí)生產(chǎn)力、延長生長季節(jié)，還會(huì)增加生態(tài)系統(tǒng)呼吸量。因此，青藏高原高寒草地凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換量的變化存在諸多不確定性。
鑒于氣候變化背景下青藏高原碳循環(huán)的重要意義，許多學(xué)者使用模型對(duì)青藏高原高寒草地凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換量進(jìn)行評(píng)估?？偟膩碚f，這些模型在評(píng)估值的大小和空間分布上存在較大差異，其主要原因是驅(qū)動(dòng)碳循環(huán)模型的參數(shù)需要大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，但青藏高原地面觀測(cè)數(shù)據(jù)稀缺且分布不均勻，導(dǎo)致模型結(jié)果準(zhǔn)確性有限。
經(jīng)過近5年持續(xù)研究，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，青藏高原高寒草地空間格局為東部和東北部固碳能力較強(qiáng)，固碳能力向西呈階梯狀逐漸減弱。
論文第一作者、從中科院青藏高原所博士畢業(yè)的北京大學(xué)博士后王玉陽表示，在1982年至2018年期間，青藏高原高寒草地的碳封存量從2639萬噸增加到7919萬噸，并以每年114萬噸的增長速率持續(xù)增加。高寒草原區(qū)域凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換量的變化趨勢(shì)傾向于由降水量主導(dǎo)，而高寒草甸區(qū)域則傾向于由溫度調(diào)控。在氣候暖濕化的背景下，青藏高原高寒草地的碳封存能力在持續(xù)增強(qiáng)。
不過，未來隨著青藏高原氣溫持續(xù)升高，凍土融化可能加速，碳釋放量可能增加，這將會(huì)削弱高寒草地的碳封存能力。論文共同通訊作者、中科院青藏高原所陳學(xué)龍研究員指出，青藏高原高寒草地凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換量估算仍然存在較大的不確定性。論文作者之一、美國新罕布什爾大學(xué)肖勁鋒教授認(rèn)為，這項(xiàng)研究工作再次證明，機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能在地面觀測(cè)數(shù)據(jù)(如渦度通量觀測(cè))的尺度擴(kuò)展以及碳循環(huán)與氣候的反饋研究中，能扮演重要的角色。
