帖子:测试最新的全球气候模型模拟土壤碳

世界上最大的土壤是活跃的碳存储在地球陆地表面——至少孵蛋的的三倍比在森林和植物。

根据最新的全球碳预算排放1200亿吨的碳到大气中可能足以推动全球变暖超过1.5摄氏度的极限。这是一个小数量相比估计2000到4万亿吨的碳存储在全球土壤。

如此大的碳存储的结果是,如果连一小部分被释放到大气中由于气候变化,这可能导致一个重大积极的气候反馈更多的造成全球变暖。

全球气候模型允许科学家项目会发生什么在未来土壤碳随着地球变暖。然而,许多因素会影响土壤碳得到和失去,这是一个复杂的画面。

在一项新的研究中,发表在Biogeobiwei6868sciences测试的能力,我们最新款复制在今天我们所看到的。这给了我们多少的照片我们可以信任他们的未来的预测和突出模型可以改善的地方。

我们的研究结果表明,模型在模拟多少碳进入土壤,但仍需要改善繁殖失去多少和土壤中的微生物分解的碳释放到大气中。

进一步发展在未来的造型将是至关重要的成功地预测土壤碳将受到气候变暖的影响如何,它是否会帮助或阻碍全球努力减少碳排放。

土壤碳在气候变化

碳存储在土壤占地球的碳循环的关键部分——碳的自然循环之间的大气、陆地和海洋。

碳循环是重要的在确定未来的气候变化,因为它是敏感,大气中的二氧化碳浓度增加和气候变暖的原因。

没有气候变化、碳的吸收土壤通常会在一个长期平衡碳损失,保持土壤中储存的碳的总量稳定。

在全球范围内,土壤碳变化是实质性的,大五倍每年比目前人为二氧化碳排放。他们也预计将增加随着气候变暖,所以未来工作的总体影响土壤碳是一个主要的挑战。

碳进入土壤的主要输入“垃圾”植被,枯叶和碎片最终成为土壤中的碳。在大气中的二氧化碳增加水平,植物和树木往往更多的“富有成效的“有更多的二氧化碳用于光合作用。这导致更多的二氧化碳从大气中吸收的地表,并可能导致更多的碳被添加到土壤中。

然而,抵消这种效应是额外的因素也必须加以考虑。在全球变暖条件下,一个是温度的上升使微生物生活在土壤中分解碳速度。这可能会导致更多的碳从土壤向大气中释放,减少碳存储。一个很好的例子是冻结永冻层土壤,这是对气候变化特别敏感对未来气候变化和现在的一个大威胁。

这些变化在碳循环影响的大气中的二氧化碳量被称为碳循环反馈,它可以加速或减缓气候变化。土壤碳的未来命运因此起着很大程度的量化未来气候变暖。

造型

预测未来命运的土壤碳,气候科学家使用地球系统模型(esm)。这些气候模型可以模拟气候和以流程和现在的最佳工具未来气候变化的预测。

esm模拟相关的碳循环和反馈;然而,土壤碳的造型和相关流程提出了许多挑战。

从植物凋落物碳输入和输出微生物分解在气候变化预计将增加。然而,这些因素对土壤碳抵消的影响变化。土壤碳造型的主要问题是我们不知道多少传入和传出的碳将会改变在全球变暖以及它们之间的平衡是至关重要的预测上的净效应的气候。

一个额外的并发症与理解未来土壤碳变化是世界各地的土壤显著不同,这影响到碳存储在那里。

例如,我们将一些碳作为“慢土壤碳池”,这意味着土壤可能性质使它更耐分解,更常见的冷,北半球高纬度地区。同样,我们有“快速土壤碳池”,土壤中的碳的一生是短暂而迅速分解到大气中,哪个更暖,常见的热带地区。

这些类型的碳池之间的平衡有重要作用的行为在全球土壤碳和理解这种平衡将如何随时间变化的模拟土壤碳变化时提出了一个重大的挑战。

最新款

我们新的研究评估土壤碳是如何模仿在最新一代的esm第六,最近迭代耦合模型的相互比对项目(CMIP6)。我们比较我们的研究结果与观测数据和前一代模型(CMIP5)。

生产商是一个全球协调气候建模这一努力政府间气候变化专门委员会政府间气候变化委员会(IPCC)的评估过程。有许多esm已由世界各地的不同造型中心和正在不断更新和改进。生产商定义一致的气候变化实验,以便对比每个esm和不同代之间。

在我们的研究中,我们比较模型输出数据从CMIP6 CMIP5和观测数据从现实世界中,如采用卫星估计。从这里我们可以看到中已经作了一些改进CMIP6相对于CMIP5,和局限性仍然对于土壤碳造型。

我们考虑全球土壤碳和碳吸收和损失的因素影响。吸收,我们关注的是“地上”输入从陆地植被的生产力。损失,我们关注的是“地下”输出,调查土壤中的碳生存时间之前被微生物分解,释放回大气中。

我们确定了改进地上过程的模拟与CMIP5 CMIP6模型相比。这主要是由于营养限制植物生长的包容CMIP6模型。他们需要二氧化碳,植物光合光和水,但也足够的氮、磷等营养物质。因此,如果任何一个这些需求是有限的在未来,它将限制潜在的生产力和增加碳输入土壤随着二氧化碳的增加。

然而,相同一致的改善并不是出现在地下过程的模拟。正如下面的地图所显示的,这是被普遍低估的土壤碳在北部高纬度CMIP6模型(上)相比,观察(底部)。在深色的绿色阴影地图,显示了土壤碳的高水平。

全球土壤碳变化显著,无论是土壤类型和碳存储的数量。例如,在热带地区地球看到温暖的温度,会有少量的土壤碳储量。相比之下,往往是更大的土壤碳储量在高北纬地区地球温度更低看。

然而,这种北半球高纬度地区土壤碳不是复制在大多数CMIP6气候模型。

专注于地下的过程

从我们的研究结果表明,大部分剩余不确定性模拟土壤碳与地下过程的仿真。

这需要更加重视改善这些过程的模拟CMIP7 esm的下一代。

改进将有助于减少不确定性预测全球气候变化下土壤碳释放,增加信心碳预算与不同层次的全球变暖。

由于大量的碳储存在土壤在全球范围内,理解和量化的潜在释放碳土壤如果是至关重要的巴黎协定满足温度限制。