原文信息
題 目:Warming exacerbates global inequality in forest carbon and nitrogen cycles.
作 者:Jinglan Cui et al.
期 刊:Nature Communications
時 間:2024.10.24
一作單位:College of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang University, Hangzhou, China.
原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-53518-5
研究背景
森林是寶貴的自然資源,為人類提供基本服務(wù)。然而,全球變暖對森林碳氮循環(huán)的影響仍不確定。此外,氣候變暖導(dǎo)致的森林碳和氮循環(huán)的不平等可能會擴大全球南北之間的經(jīng)濟差距。據(jù)估計,在氣候變暖的情況下,高收入國家將從森林資產(chǎn)中獲得1790億美元的收益,而其他地區(qū)可能面臨310億美元的凈損失。面對未來的氣候變化,實施氣候智能型森林管理,如全面恢復(fù)和優(yōu)化樹種組成,勢在必行。
研究結(jié)果
(1)森林碳氮循環(huán)對變暖的響應(yīng)
在21世紀的前20年(2001-2020年),全球地表溫度沿緯度梯度發(fā)生了顯著變化,與1961-1980年相比平均升高1.3°C,在特定陸地區(qū)域有明顯變化(圖1a)。歐亞大陸,特別是北半球北緯71°附近,經(jīng)歷了最明顯的變暖——溫度上升了3.7°C。相比之下,南半球在南緯26°經(jīng)歷了最顯著的變暖,升溫幅度高達1.5°C。各種變暖技術(shù),包括加熱電纜、紅外輻射器、開頂室、窗簾和溫室,已經(jīng)在森林研究地點使用,以模擬更高的環(huán)境溫度。我們對這些變暖實驗的全面全球綜合強調(diào),實驗變暖廣泛促進了碳循環(huán),包括生產(chǎn)力和呼吸。
圖1
(2)變暖下氮和碳循環(huán)的空間不等式
該模型旨在預(yù)測不同情景下的碳和氮收支,包括通過共享社會經(jīng)濟路徑和代表性濃度路徑制定的基線和變暖情景。我們的方法允許我們研究在未來變暖條件下2040 - 2100年全球碳和氮收支的時空動態(tài),并與基線指標(biāo)進行對比。在我們的基線情景中,我們建立了三個子情景:可持續(xù)社會,中間道路社會和化石燃料社會。這些基線情景是基于一個反事實的假設(shè),即自2020年以來地球溫度已趨于穩(wěn)定。相反,我們的變暖情景被分為三個子情景:可持續(xù)社會、中間社會和化石燃料社會。它們分別與從RCP2.6、RCP4.5到RCP8.5的不同輻射強迫水平相一致,包括從低到高的排放范圍。結(jié)果表明,在2100年SSP5-8.5升溫情景下,全球森林碳氮循環(huán)的預(yù)期演變存在顯著的空間差異,與緯度、海拔和氣候帶等因素有關(guān)(圖2)。特別是氮輸入、含氮森林產(chǎn)品和碳匯的負變化。凈生物群落生產(chǎn)力在低緯度和高海拔地區(qū)比在高緯度和高海拔地區(qū)更為明顯和廣泛。此外,在全球范圍內(nèi),Nr損失的潛在增加、生物量和土壤中氮積累的減少以及氮利用效率的降低可能占主導(dǎo)地位。
圖2
(3)森林資產(chǎn)影響評價
基于碳和氮循環(huán)的預(yù)估變化,我們對變暖作為氣候變化的單一驅(qū)動因素對全球森林資產(chǎn)的影響進行了貨幣評估,同時考慮到生態(tài)系統(tǒng)福祉、氣候影響(包括森林碳固存和Nr對氣候的影響)和森林生產(chǎn)(包括林產(chǎn)品的經(jīng)濟價值及其生產(chǎn)成本)(圖3a)??傮w而言,氣候變暖對森林的影響預(yù)計將加劇全球南方和全球北方之間的全球發(fā)展差距。
圖3
(4)隨著時間的推移,全球不平等不斷擴大
在多種情景下,預(yù)計變暖對全球森林資產(chǎn)的影響將隨著時間的推移而演變(圖3b)。此外,不同的社會經(jīng)濟途徑可能影響全球總效益的大小,甚至改變特定區(qū)域影響的方向,如上所述的巴西和中國。在SSP1-2.6情景中,全球總收益隨著時間的推移而增加,從2040年的3520億美元增加到2100年的3970億美元。然而,在SSP2-4.5和SSP5-8.5變暖情景下,全球收益預(yù)計將隨時間穩(wěn)步下降,分別從2040年的3320億美元和3480億美元下降到2100年的2350億美元和1460億美元。這主要是由于SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下全球溫度的預(yù)期升高,這將導(dǎo)致一些地區(qū)的溫度高于光合作用的最佳范圍,從而降低森林生產(chǎn)的效益,甚至造成從效益向損害的轉(zhuǎn)變。
編者按
我們的研究結(jié)果表明,變暖將推動廣泛的植被演替,再加上氮消耗增加,可能會破壞全球森林的碳封存能力。采用可持續(xù)的社會發(fā)展模式可以最大限度地利用森林資源為人類帶來的好處,同時相對于高排放社會,顯著提高變暖效益的閾值。
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