【极地气候变化】“北极绿化”可以减少温室气体吗?

发布者:科研处-张懿发布时间:2022-04-19浏览次数:85

北极地区的气温上升速度是全球平均水平的三倍,北极在气温上升的情况下变得越来越“绿”。部分研究理论认为,由于植物在生长过程中吸收二氧化碳,气温上升将意味着北极植被将从大气中吸收更多的二氧化碳,最终减少导致地球变暖的温室气体,这种“北极绿化”将有助于应对气候变化。


但是温室气体真的在减少吗?


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植被种类和温度的变化不仅影响野生动物和人类,还会影响气候


研究苔原及生态系统对气候变化反应生物学家在从2017年起一直在跟踪北极偏远地区的植被变化。


与熊共处在苔原采集证据


北极苔原横跨北美和欧亚大陆的北部,是一个广阔的、树木稀少的地区。在地表以下几英尺的大部分土壤都是永久冻土,但在短暂的夏季,土壤顶层会长满草本植物和低矮的灌木。


过去十年的卫星研究通过测量植被反射的可见光和近红外光来跟踪北极植被的变化。健康的绿色植被吸收可见光,反射近红外光。科学家可以利用植物吸收光线的数据预计大范围的植物生长情况,但是卫星不能测量植物对二氧化碳的吸收情况。


至今,验证北极植被吸收二氧化碳总量的实地考察仍然很少,这使得科学家无法验证早期积雪融化对植物控制大气中二氧化碳含量的影响的假设。


在研究过程中,科学家们在熊类出没和夏季夜晚低温双重困境下,在包括阿拉斯加、加拿大、西伯利亚和格陵兰在内的11个北极苔原生态系统的植物和土壤附近采集了大量的二氧化碳测量数据。这项研究的重点位于北极的连续多年冻土区,因为那里甚少有人研究。


目前,北极植物只有大约三个月的时间在温度下降之前生长和繁殖。当这项研究项目开始时,科学家想找出生长季节开始时间对每年夏天植被吸收二氧化碳总量是否有影响。结果令人惊讶:尽管绿化是明显的,但总体二氧化碳吸收要么没有显著增加,要么只有轻微增加。


这种现象出现的原因是:虽然早期融雪在6月份刺激了植物的生产力,但生产力在7月份开始下降,此时通常是植物光合作用的高峰期。到8月份,植物的生产力远远低于正常水平,北极的主要灌木、莎草等其他湿地植物在季末不再吸收更多的碳。这种现象就像早上醒来得早,晚上入睡时间也会更早。


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1984年至2012年夏季植物生长高峰期的卫星数据显示,阿拉斯加西部、加拿大北部、魁北克和拉布拉多的苔原广泛绿化。卫星可以捕捉到植物绿化,但是捕捉不到二氧化碳的变化


目前仍然存在一些疑问,比如为什么植物会这样反应?广泛使用的基于可见光和红外光变化的归一化植被指数(NDVI)是否确实与较高的二氧化碳吸收有关?一些北极生态系统显示出NDVI与二氧化碳吸收之间的强烈相关性,而其他生态系统则没有。科学家们没有发现植物在后期受到水分限制影响的证据。如果苔原生态系统不能在生长季节后期继续吸收二氧化碳,那么植物固碳量增加的预测将不现实。


另外,在通常情况下,苔原上的植物通过光合作用储存的碳比苔原释放的碳更多,使其成为一个巨大的碳汇。漫长寒冷的冬天减缓了植物的分解,并将它们锁定在冻土中。然而,当保存着这种物质和其他有机物的永久冻土融化时,它向大气释放更多的温室气体。

  

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每个月植物生长的差异:当雪在季节中融化得更早时,植物开始更早地分解


影响当地气候的不仅仅是碳


这不仅仅是一个关于植物和气候的故事。植被变化可对生态系统的其他组成部分,包括动物和人产生广泛影响。政府间气候变化专门委员会(The Intergovernmental Panel on Climate Change)是联合国评估气候变化相关科学的机构。该委员会估计,积雪的变化已经影响到粮食和水安全,而许多当地土著社区依赖狩猎、诱捕和捕鱼,早期的植被发展会影响复杂北极系统的微妙平衡。


如果北极的绿化只是季节转换,没有像以前认为的那样增加总体二氧化碳水平,这也可能意味着目前用于评估和预测气候变化总体影响的模型缺失了一条重要的信息。其结果可能是,假设的减缓或缓解气候变化的过程实际上没有像预期的那样奏效。


科普注释:

归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,简称NDVI)能反映出植物冠层的背景影响,如土壤、潮湿地面、雪、枯叶、粗糙度等,且与植被覆盖有关。


原文链接:https://www.arctictoday.com/arctic-greening-wont-save-the-climate-heres-why/

刘浩然、吴慧璇整理编译。