基于CMIP的1.5和2.0℃升温背景下陆地生态系统碳通量和火险变化预估

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fq1984
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陆地生态系统在调节陆地与大气之间的碳交换方面起着至关重要的作用。除植被净初级生产力和异养呼吸外,火灾也是影响地气间碳通量变化的重要因素之一。本文基于《巴黎协定》提出的1.5℃和2.0℃温升目标,利用CMIP5和CMIP6共20个地球系统模式(ESMs)的结果分析了两种增暖背景下陆地生态系统植被、碳通量以及火险的未来变化,探讨了结果的不确定性情况。考虑到选取的ESMs对于火灾碳排放的输出结果有限,且NCAR CLM4.5-BGC模式能较好模拟人为和自然类型火灾情况,进一步利用CLM4.5-BGC模式预估了两种升温情景下火灾燃烧面积和碳排放的未来变化。结果表明,增暖背景下除巴西高原降水减少导致叶面积指数(LAI)减小外,全球平均LAI在温升1.5℃和2.0℃时将分别增加0.04±0.02和0.08±0.04。全球升温2.0℃时,欧亚大陆高纬度地区的LAI增幅由于植被覆盖增加相较于升温1.5℃时更大。全球平均净初级生产力(NPP)在1.5℃和2.0℃温升水平下将分别增加10.68±8.60和15.42±10.90 Pg C year-1,净生态系统碳交换量(NEE)则分别增加3.80±7.72和4.83±10.13Pg C year-1。升温2.0℃情况下,全球大部分地区将表现为更强的碳汇,而亚马逊和中非的一些干旱地区可能会由1.5℃升温情况下的碳汇转化为碳源。同时,北半球高纬度地区的植被生长季将可能提前至少一个月。选取的CMIP6模式中5/10使用了土地利用协调项目(LUH2)数据集或预估给定的潜在植被分布来模拟植被类型未来变化,但其LAI和碳通量变化的预估不确定性并没有因此而减小,说明未来在优化模式的碳通量模拟方面仍具有挑战性。在1.5℃和2.0℃温升水平下,美国西南部、巴西高原、阿拉伯半岛、伊朗、南非以及澳大利亚西部半干旱地区的未来火险将增加,而南美洲西北部、中非和印度半岛的火险则会降低。虽然火险指数(FFDIn)绝对变化的值较小,但在中高纬地区FFDIn的相对变化将显著增加,尤其在欧洲东部的春季和冬季。CLM4.5-BGC的预估结果则表明,巴西高原、阿根廷、刚果盆地、中南半岛以及东北平原的火灾燃烧面积和碳排放减少,而在加拿大和欧亚大陆60°N附近则增加,尤其是温升2.0℃时。
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