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全球陸地生態(tài)系統(tǒng)通過光合作用每年吸收近1/4人類活動(dòng)排放的CO₂，在減緩全球變暖中發(fā)揮了作用。而隨著全球范圍內(nèi)極端高溫事件頻率和強(qiáng)度的持續(xù)增加，陸地生態(tài)系統(tǒng)的CO₂吸收能力受到挑戰(zhàn)。當(dāng)前，相關(guān)研究聚焦于持續(xù)時(shí)間較長的單一極端事件或單一地區(qū)的定量評估工作，而關(guān)于全球范圍內(nèi)極端高溫事件的長期趨勢對陸地生態(tài)系統(tǒng)吸碳與排碳等環(huán)節(jié)的影響以及高溫極端條件下水熱條件轉(zhuǎn)變對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力的影響尚不清楚。

針對上述問題，中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所結(jié)合大氣反演模型、地球系統(tǒng)模式、機(jī)器學(xué)習(xí)模型模擬的碳通量數(shù)據(jù)以及全球氣象站點(diǎn)和再分析網(wǎng)格數(shù)據(jù)，系統(tǒng)評估了近40年全球極端高溫事件的演變規(guī)律，解析了極端高溫事件對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力的影響，探討了吸碳與排碳環(huán)節(jié)以及水熱條件變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的影響機(jī)制。

研究表明，全球極端高溫事件以0.82天/年和0.023-°C/年的頻率和強(qiáng)度增長，減弱了全球陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力。其中，熱帶地區(qū)影響最為明顯，貢獻(xiàn)約占81±48%。同時(shí)，相較于極端高溫事件的頻率，極端高溫事件的強(qiáng)度對陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的減弱作用更強(qiáng)。這主要?dú)w因于總初級生產(chǎn)力吸碳能力下降幅度大于陸地生態(tài)系統(tǒng)呼吸作用排碳能力的下降幅度。在高溫事件期間，陸地碳匯能力的減弱主要由溫度或土壤水分調(diào)控向大氣干旱調(diào)控的轉(zhuǎn)變所驅(qū)動(dòng)。進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前地球系統(tǒng)模式尚不能有效模擬植被對極端高溫事件的響應(yīng)關(guān)系，存在高估二氧化碳吸收能力的誤差，亟需加強(qiáng)地球系統(tǒng)模式在植被-極端高溫互饋關(guān)系方面的模擬能力。

研究認(rèn)為，隨著極端高溫事件頻率與強(qiáng)度持續(xù)增強(qiáng)，陸地生態(tài)系統(tǒng)對人類活動(dòng)排放CO₂的吸收比例將進(jìn)一步失衡，給氣候目標(biāo)帶來更大挑戰(zhàn)，因而在氣候預(yù)測中研究人員應(yīng)更關(guān)注高溫極端事件強(qiáng)度的演變趨勢。

相關(guān)研究成果以Weakening of global terrestrial carbon sequestration capacity under increasing intensity of warm extremes為題，發(fā)表在《自然-生態(tài)與進(jìn)化》（Nature Ecology & Evolution）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金的支持。

論文鏈接

近40年全球極端高溫事件頻率與強(qiáng)度時(shí)空變化