生态科研笔记 2022-05-06 20:25
编者荐语：
大尺度的陆地碳汇估算一直是生态学的难点，虽然过去二十多年来生态学家做出了大量努力，但基于不同方法估算的碳汇量仍然存在巨大的差异。
以下文章来源于生态学者 ，作者Ecologist
限制全球平均气温的上升取决于减少CO2排放以及通过陆地碳汇去除CO2。当前，中国是全球最大的CO2排放国，2017年的化石燃料排放量约占全球的27% (每年2.67 Pg C)。大气中CO2浓度是人为化石燃料排放与陆地、海洋生态系统吸收两者平衡的结果。生态系统吸收二氧化碳的固碳对“中和”碳排放贡献巨大，但是如何定量评估仍存在很大的不确定性。基于大气浓度计算碳收支是计算净排放量的有效办法，观测大气中二氧化碳浓度变化是定量评估地表二氧化碳净通量的重要手段。
中国科学院大气物理研究所刘毅研究团队联合浙江工业大学/中国气象局方双喜研究员、英国爱丁堡大学Paul I. Palmer、中国林业局以及美国NASA碳卫星团队，充分利用了中国气象局温室气体观测本底站碳监测数据、中国林业局森林普查数据、美国与日本碳监测卫星以及生态系统全球遥感数据，结合爱丁堡大学国际先进的碳同化模型，采用天地一体化新方法。该研究利用2009 ~ 2016年的中国6个地区的大气中CO2摩尔分数的可获得性数据进行研究，综合分析了中国陆地生态系统的碳汇。
研究发现：2010-2016年，我国陆地生态系统年均吸收约11.1亿吨碳，吸收了同时期人为碳排放的45%。我国陆地生态圈的巨大碳汇主要是由于我国重要林区，尤其是西南林区（云南省、贵州省和广西省）的固碳贡献，同时发现东北林区（特别是黑龙江省和吉林省）在夏季也有非常强的碳汇。这些省份已经建立了在越来越大的地区快速造林的模式，在过去的10至15年中，省级森林面积每年增加0.04万至44万公顷。这些大规模的变化反映了快速增长的人工林的扩张，这为木材出口和国内纸张生产做出了贡献。在本研究期内，对植被绿色度的星载观测表明，随着时间的推移，植被的绿色度大大增加，这支持了这些造林地区土地碳汇的增加。这也是我国近40年来对恢复天然森林植被、加强人工林培育的巨大投入取得的成果。
图1 中国陆地生物圈二氧化碳通量
图2 陆地生物圈二氧化碳通量
上述文章“Large Chinese land carbon sink estimated from atmospheric carbon dioxide data”于2020年10月在《Nature》杂志发表后，引起了多个研究团队的关注，并提交了不同研究观点和结果。《Nature》杂志筛选出二篇有代表的短文及原文作者团队的回复短文于2022年3月17日在杂志”Matters Arising”板块发表。回复文章在原文基础上，针对化学传输模式分辨率、站点观测数据代表性等问题进行了深入研究，得到一些新的结果。
注意：公众号的前面一条推文（Nature | 北京大学和中科院地理所合作揭示中国的陆地碳汇大小）是Matters Arising的一部分内容，可以和这篇一起结合来阅读，有助于全面理解中国陆地生态系统的碳汇规模。
研究指出，尽管不同化学传输模式间存在一定的系统性偏差，但结果均表明中国陆地生态系统存在巨大碳汇。在未来国别碳通量估算中需要考虑化学传输模式误差的影响，但影响程度还需进一步评估。作者还对香格里拉站点代表性问题进行了研究，原研究已经对站点数据进行了严格的数据过滤控制，最新研究增加了不同数据处理方式的敏感性试验，结论依旧表明中国陆地生态系统具有巨大碳汇。研究团队还将化学传输模式分辨率提升了4倍，以2015年为例，分别采用卫星和地面观测数据进行计算，中国陆地系统碳汇约为6.2-8.1亿吨碳，基本在原研究的不确定度范围之内。同时，考虑到侧向传输的影响（约为1-2亿吨碳），中国陆地生态系统碳汇约为为4.7-6.6亿吨碳。最新第10版OCO-2卫星数据的计算结果也支撑这一结论。
图3 2015-2018年全国陆地CO2月通量。
相关文章：
1. Wang,J., Feng, L., Palmer, P.I. et al. Large Chinese land carbon sink estimatedfrom atmospheric carbon dioxide data. Nature 586, 720–723 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2849-9.
2. Schuh,A.E., Byrne, B., Jacobson, A.R. et al. On the role of atmospheric model transportuncertainty in estimating the Chinese land carbon sink. Nature 603, E13–E14 (2022).https://doi.org/10.1038/s41586-021-04258-9.
3. Wang, J., Feng, L., Palmer, P.I. etal. Reply to: On the role of atmospheric modeltransport uncertainty in estimating the Chinese land carbon sink. Nature 603, E15–E16 (2022).https://doi.org/10.1038/s41586-021-04259-8.
4. Wang, Y., Wang, X., Wang, K. et al. The size of the land carbon sink in China. Nature 603, E7–E9 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04255-y.
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