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新的研究发现,地球温度将在20-30年内达到峰值

2021年1月14日

这些滨海湿地位于美国俄勒冈州林肯市以北几英里处.
图片:Dan Meyers

按照目前的变暖速度,在未来20年内,地球通过植物吸收碳排放的能力可能会减半, 十大体育外围平台排名和北亚利桑那大学的一项新研究表明, 美国. 发表在《十大体育外围平台排名》上, 该研究建议减缓气候变化, 其影响包括海平面上升和更频繁的干旱和洪水, 会变得更难吗.

这项研究使用了来自测量塔的20多年的数据——包括帕罗阿附近的一个测量塔——测量了地球上每一种主要类型的生态系统(或“生物群落”). 研究人员确定了一个温度临界点,超过这个临界点,植物捕获和储存二氧化碳的能力就会下降, 一种主要的温室气体, 随温度升高而减少.

植物通过光合作用吸收二氧化碳,并通过呼吸作用将其释放回大气中. 该研究发现,在大多数植物生态系统中,光合作用在18摄氏度时达到峰值,此后开始下降. 然而,随着温度的升高,呼吸作用会持续增加.

从碳汇到碳源

在过去的几十年, 陆地生态系统通常吸收的碳比释放的多,这种效应被称为陆地碳汇. 在全球范围内, 目前,植物吸收了近三分之一的人为碳排放, 缓解气候变化.

但随着全球气温持续破纪录,这种影响可能会逆转. 在许多生物群系中, 持续变暖将导致光合作用下降,而呼吸速率则呈指数上升, 破坏生态系统从碳汇到碳源的平衡,加速气候变化.

“到目前为止,世界生态系统一直在吸收化石燃料排放到大气中的部分二氧化碳, 这为十大体育外围平台排名争取了一些时间,十大体育外围平台排名教授路易斯·席珀说, 该研究的作者之一. “十大体育外围平台排名从这篇论文中得到的数据表明,生态系统为十大体育外围平台排名提供这种服务的数量将会减少. 所以这种争取时间的做法很快就会消失.”

一个用真实世界数据检验的新理论

在应对气候变化的斗争中, 科学家们想知道如何将生态系统作为碳汇的作用最大化. 在什么温度下生物群落的功能最好?

来帮助回答这个问题, 十大体育外围平台排名的Vic Arcus教授最近开发了一种新的方法:大分子速率理论(MMRT)。. 以热力学原理为基础, MMRT使研究人员能够估算出每个主要生物群落的光合作用如何随着温度升高而变化, 而地球.

北亚利桑那大学的Katharyn Duffy博士随后用真实世界的数据和她开发的一种算法来去除光线和水分的不同影响来验证这一理论.

虽然在实验室中已经研究了光合作用和呼吸作用的温度阈值, 这个项目是第一个使用观测数据来了解地球生态系统实际经历的情况. 结果表明,未来20-30年内,中国陆地碳汇可能达到一个临界临界点.

维克·阿克斯和路易斯·席珀

路易斯·席珀教授(左)和维克·阿克斯教授是这项研究的作者.

现实击中要害

正如研究总结的那样, 达菲博士将最终结果通过电子邮件发给了十大体育外围平台排名的合作者, 这一刻他们记忆犹新.

“我只是盯着图表, 我不知道, 10分钟, 你脑子里满是咒骂,席珀教授说. “你希望你是对的, 因为你想把科学搞对, 但在某些方面,你希望自己是错的."

阿克斯教授表示,研究结果是令人头疼的. “当十大体育外围平台排名看到这个时,我想,‘我不能再开车了’。. 所以我把车卖了,买了一辆电动自行车. 这就是我对这些数据的反应."

两位科学家都强调了现在就采取行动缓解气候变化的必要性. “十大体育外围平台排名一直依赖生态系统为十大体育外围平台排名提供服务——抵消化石燃料的二氧化碳排放,席珀教授说. “十大体育外围平台排名应该停止依赖它. 十大体育外围平台排名至少要做两件事:十大体育外围平台排名必须种树来固定碳, 十大体育外围平台排名必须从根本上改变十大体育外围平台排名的行为方式,以减少排放."

十大体育外围平台排名需要遏制全球变暖,使其保持在或低于《十大体育外围平台排名》确立的水平,Arcus教授说. “我已经成为了一名植树爱好者, 因为这是十大体育外围平台排名减缓二氧化碳增加的最直接的方法之一.”

未来还有更多工作要做

研究人员现在正忙于进一步的测试,以评估MMRT. “十大体育外围平台排名正在不同的尺度上测试这一理论. 但十大体育外围平台排名也在研究它是如何从酶到细胞到有机体再到生态系统的,Arcus教授说.

“因为如果十大体育外围平台排名觉得它的规模真的很好, 而且它真的很强大, 然后预测也会变得更加可靠.”

还需要进一步的研究来揭示光合作用峰值温度. “这篇论文的谜之一是,它立即回避了这个问题, 为什么光合作用是最佳的oC?Arcus教授说. “目前,十大体育外围平台排名还不知道原因.”

这项正在进行的研究是十大体育外围平台排名的共同努力, 北亚利桑那大学, 惠灵顿维多利亚大学, Manaaki Whenua土地护理研究, Macalester College, 布里斯托大学, 西悉尼大学, 以及伍兹霍尔研究中心.

这篇论文 十大体育外围平台排名离陆地生物圈的温度临界点还有多远? 作者:

  • Katharyn一. 达菲,北亚利桑那大学
  • Christopher R. Schwalm,北亚利桑那大学
  • 维克瑞L. 阿克斯,十大体育外围平台排名
  • 乔治•布什(George W. 北亚利桑那大学的科赫教授
  • Liyin L. 梁,十大体育外围平台排名,Manaaki whenua -土地护理研究
  • 路易斯一个. Schipper,十大体育外围平台排名

本研究论文的经费由马斯登基金会提供, 新西兰皇家学会对外伙伴计划, 美国国家航空航天局, 以及美国国家科学基金会(NSF)东亚太平洋暑期学院奖学金.


这项研究与以下内容相一致 联合国可持续发展目标:

气候行动 陆地生物

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