水资源压力上升可能抵消全球绿化

水资源压力上升可能抵消全球绿化研究发现,全球范围内因CO2水平升高而引起的植物生长率增加(一种被称为“全球绿化”的现象)可能会因水分压力的增加而停止。

研究发现,全球变暖正在推动水蒸气水平的变化,而这反过来又可能影响植物光合作用的速率,而光合作用是植物生长的基础。

主要作者告诉Carbon Brief,该发现表明,将来,植物吸收人类排放的CO2的能力可能会“大大降低”。

根据一项研究,目前该土地吸收了人类排放的30%的温室气体。 最近的地标 政府间气候变化专门委员会的报告(IPCC).

另一位植物科学家告诉Carbon Brief,该发现“在使不断增加的植物水分压力突出方面做了可靠的工作”。

变绿

研究使用 卫星在地上 测量结果表明,世界已经变得“绿色”。 就是说,自开始种植以来,植物的生长速度和植物覆盖的土地数量都在增加。 工业革命.

这种“全球绿化”主要是由大气中CO2水平的升高所驱动。 植物在光合作用期间使用CO2,因此,随着人类排放出越来越多的CO2,植物以越来越快的速度生长。

CO2水平升高对植物生长的影响被称为“ CO2施肥效应”。 一种 研究 在2016上发表的文章发现,CO2施肥大约占全球绿化的70%。 (但是,最近的一项研究 碳简介 质疑CO2施肥在多大程度上有助于全球绿化。)

了解导致全球绿化的因素及其变化方式非常重要,因为这种现象在 关键的角色 从大气中清除CO2。

根据IPCC的最新报告,该土地目前吸收了人类排放的30%的温室气体 土地报告,由植物负责 多数 这个土地的碳。

先前的研究表明,随着CO2水平的提高,植物的生长速度将继续提高-这意味着土地会随着时间吸收更多的碳。

但是,这项新研究发表于 科学进展研究的主要作者说,发现水分胁迫水平升高可能抵消了CO2的施肥作用 袁文平教授,来自 中山大学 在中国广东省。 他告诉Carbon Brief:

“得益于CO1990施肥效应,在2晚期之前,全球植被的生长得到了增强。 但是,我们的研究表明,自从1990后期以来,全球[水蒸气变化]开始增加,全球植被的增长就呈下降趋势。”

蒸气的价值

在这项研究中,作者研究了一种称为“蒸气压缺乏”-或VPD。

该度量是空气中的水蒸气量与空气中的水蒸气变得饱和的点之间的差。 Yuan解释说,该措施给出了大气中“水的潜力”的概念:

“基本上,如果大气中的水势较大,例如VPD较大,则水将从土壤和植物中消散的更快,更强。”

Yuan说,植物通过关闭其气孔来反应较高的VPD,以防止水分流失,这些孔用来吸收光合作用所需的气体。 他说,这导致它们以较慢的速度进行光合作用,因此生长较慢。

研究补充说,增加的VPD还会导致植物更快变干,因此可以在与干旱相关的森林死亡中发挥作用。

为了探讨近几十年来VPD的变化,作者分析了几个全球气候数据集。 他们专门研究了植被覆盖地区的VPD。

他们发现,自从1990后期以来,植被区域的VPD“显着”增加。 下表摘自该研究,显示了VPD从1850到现在的增长情况。 在图表上,颜色用于显示来自不同气候数据集的结果。

水资源压力上升可能抵消全球绿化

从1850到今天的植被区的全球平均蒸气压亏缺异常(VPD)。 异常相对于1982-2015的平均值。 颜色用于显示来自不同气候数据集的结果。 蓝线和灰色区域表示使用情景“气候模型”模拟的VPD的平均值和标准偏差RCP4.5”。 资料来源:Yuan等。 (2019)

作者还发现,未来有植被的土地的VPD可能会继续上升。

Yuan说,VPD的增加很可能受到气候变化的影响。

他解释说,由于温度升高,空气中的水蒸气变得饱和的水平正在上升。 (这是因为可以容纳更温暖的空气 更多水分.)

然而,与此同时,大气中水蒸气的量正在减少。 根据新的研究,这可能是因为从世界海洋中蒸发的水量正在减少。 袁说:

“全球变暖会降低风速,从而减少海洋表面的水分蒸发。”

他说,这意味着随着气候的变化,空气中水蒸气的量与空气中水压达到饱和的水平之间的赤字越来越大。

绿色到棕色

在研究的下一部分,作者使用卫星数据观察了自1990以来全球植物生长率的变化。

下面的地图是根据研究得出的,显示了世界各地1982-1998(顶部)和1999-2015(底部)之间的绿化率如何变化。 在地图上,红色表示该时期的绿化率下降,而绿色表示该比率在上升。

水资源压力上升可能抵消全球绿化

1982-1998(顶部)和1999-2015(底部)之间的绿化率。 红色表示该期间的绿化率下降,而绿色表示该期间的绿化率增加。 灰色表示没有植被的土地。 资料来源:Yuan等。 (2019)

该研究表明,这些地图表明,自从1990晚期以来,绿化率一直“持续且广泛地下降”。

然后,研究人员使用模型来找出自1990晚期以来可能导致植物生长下降的因素。 袁说:

“结果表明,自1990晚期以来,VPD升高是造成植被生长下降的主要原因。”

缩水槽

袁说:在未来,气候变化可能会导致VPD进一步增加-这可能对植物生长率产生更大的影响。

植被生长速率的降低将大大降低植物吸收大气中CO2的能力。 如果其他条件不变,则大气中的CO2浓度将增加,这将导致更强的温室气体效应。”

先前的研究表明,CO2的施肥效果可能会进一步受到限制。 土壤养分利用率。 特别是缺乏 氮和磷 CO2水平升高可能会限制植物的生长。

这项新研究没有考虑改变养分利用率如何影响植物生长。 然而,与养分利用率的限制相比(可能随时间保持稳定),随着气候变暖,水分胁迫可能会继续增加,袁说:

“我们的结果发现,随着气候变暖,VPD将会持续增加,直到本世纪末,因此,VPD的影响将变得更加重要。”

这项发现强调了水分胁迫对植物以及土地汇的威胁。 Ranga Myneni教授,来自 波士顿大学谁没有参与这项研究。 他告诉Carbon Brief:

水分胁迫会导致褐变,特别是在热带和北方森林中。 在后者中,这种气候变化助长了火灾和昆虫爆发,这是我们在过去20年中看到的。 作者所做的可靠工作使日益增加的植物水分胁迫问题脱颖而出。”

这篇文章最初出现在 碳简介

关于作者

黛西·邓恩(Daisy Dunn)拥有布里斯托大学(University of Bristol)的生物学学士学位和伦敦大学(University of London)的科学新闻学硕士学位。 她之前曾在MailOnline从事科学和技术方面的工作。

Yuan,W。等。 (2019)大气蒸气压赤字增加会减少全球植被的生长,《科学进展》, https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaax1396

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