地球“第三極”高寒草地固碳能力在持續(xù)增強(qiáng)
青藏高原因其獨(dú)特的地形地貌被譽(yù)為地球“第三極”。高寒草地是青藏高原的主要植被類型，總面積約為146萬km2，主要分為高寒草原和高寒草甸。由于高海拔、寒冷、半干旱氣候、強(qiáng)烈的太陽輻射、貧瘠的土壤以及短暫的生長季等，高寒草地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化非常脆弱且敏感。研究表明，近幾十年來青藏高原的升溫速率約為全球同期的兩倍，降水也呈顯著增加趨勢(shì)，整體呈現(xiàn)出“暖濕化”。氣候變暖不僅會(huì)增加總初級(jí)生產(chǎn)力并延長生長季節(jié)，還會(huì)增加生態(tài)系統(tǒng)呼吸。因此，圍繞這兩個(gè)過程存在許多不確定性，使得量化兩者差值的青藏高原高寒草地凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換量（NEE）變得具有挑戰(zhàn)性。
鑒于氣候變化背景下青藏高原碳循環(huán)的重要意義，許多學(xué)者使用模型評(píng)估了青藏高原的NEE。總的來說，這些模型在估計(jì)值的大小和空間分布上存在較大的差異。這主要是因?yàn)轵?qū)動(dòng)碳循環(huán)模型的參數(shù)需要大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，如通量觀測(cè)數(shù)據(jù)，但是地面觀測(cè)數(shù)據(jù)的稀缺和不均勻分布常常導(dǎo)致模型結(jié)果準(zhǔn)確性有限。這使得我們對(duì)青藏高原高寒草地NEE的時(shí)空動(dòng)態(tài)和調(diào)控機(jī)制了解不足，限制了我們?cè)u(píng)估潛在碳-氣候反饋的能力。
針對(duì)這個(gè)科學(xué)問題，第二次青藏科考“西風(fēng)-季風(fēng)協(xié)同作用及其影響”任務(wù)“地氣相互作用及其氣候效應(yīng)”專題、中國科學(xué)院青藏高原研究所馬耀明研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)、美國新罕布什爾大學(xué)、美國康奈爾大學(xué)及成都理工大學(xué)，利用青藏高原25個(gè)通量觀測(cè)站點(diǎn)的長期觀測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感和再分析數(shù)據(jù)及機(jī)器學(xué)習(xí)方法，闡釋了青藏高原高寒草地NEE的時(shí)空變化模式和調(diào)控機(jī)制。結(jié)果表明：空間格局由高原東部和東北部的較強(qiáng)碳匯向西呈階梯狀逐漸減小為弱碳匯或碳源。在1982年至2018年期間，高寒草地的碳封存量范圍從26.39到79.19 Tg C yr-1，并以每年1.14 Tg C的增長速率增加。高寒草原區(qū)域NEE的變化趨勢(shì)傾向于由降水量來主導(dǎo)，而高寒草甸區(qū)域則傾向于由溫度來調(diào)控。在氣候暖濕化的背景下，青藏高原高寒草地的碳封存能力在持續(xù)增強(qiáng)。
北京時(shí)間5月18日，該研究成果以“Persistent and enhanced carbon sequestration capacity of alpine grasslands on the Earth’s Third Pole”為題發(fā)表在國際知名期刊《Science Advances》上。中科院青藏高原所博士畢業(yè)生王玉陽為第一作者（現(xiàn)為北京大學(xué)博士后），馬耀明研究員和陳學(xué)龍研究員為共同通訊作者。該研究獲得了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究（項(xiàng)目號(hào)：2019QZKK0103）等項(xiàng)目的共同資助。
文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade6875
圖1. 青藏高原高寒草地NEE的空間預(yù)測(cè)和時(shí)間趨勢(shì)。（A）青藏高原高寒草地的通量觀測(cè)站分布和地形圖；（B）高寒草地植被類型分布圖；（C）1982-2018年均NEE空間分布圖；（D）1982-2018年NEE趨勢(shì)的空間分布圖；（E）1982年至2018年區(qū)域年均NEE的時(shí)間變化；（F）1982年至2018年的月均NEE變化。
圖2. 青藏高原典型高寒草地碳通量觀測(cè)站點(diǎn)圖