百年尺度地球系统模式模拟的陆地生态系统碳通量对CO2浓度升高和气候变化的响应

摘要

利用了加拿大地球系统模式CanESM2(Canadian Earth System Model of the CCCma)的结果,针对百年尺度大气CO2浓度升高和气候变化如何影响陆地生态系统碳通量这一问题,分析了1850-1989年间陆地生态系统碳通量趋势对二者响应,以及与关键气候系统变量的关系.结果表明,140年间,当仅仅考虑CO2浓度升高影响时,陆地生态系统净初级生产力(NPP)增加了117.1 gC m-2 a-1,土壤呼吸(Rh)增加了98.4 gC m-2 a-1,净生态系统生产力(NEP)平均增加了18.7 gC m-2 a-1.相同情景下,全球陆地生态系统的NPP呈显著增加的线性趋势(约为0.30 PgC/a2),Rh同样呈显著增加线性趋势(约为0.25 PgC/a2).仅仅考虑气候变化单独影响时,NPP平均减少了19.3 gC/m2,土壤呼吸减少了8.5 gC/m2,NEP减少了10.8 gC/m2.在此情景下,整个陆地生态系统的NPP线性变化趋势约为-0.07 PgC/a2(P＜0.05),Rh线性变化趋势约为-0.04 PgC/a2(P＜0.05).综合二者的影响,前者是决定陆地生态系统碳通量变化幅度和空间分布的最重要影响因子,其影响明显大于气候变化.值得注意的是,CanESM2并没有考虑氮素的限制作用,所以CO2浓度升高对植被的助长作用可能被高估.此外,气候变化的贡献也不容忽视,特别是在亚马逊流域,由于当温度升高、降水和土壤湿度减少,NPP和Rh均呈显著减少趋势.