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干草草原在马达加斯加
干草在马达加斯加。 信用:zoonar gmbh / alamy股票照片。
植物和森林
2021年3月11日16:02

新的研究挑战发现气候变化将推动旱地扩张

Ayesha Tandon.

Ayesha Tandon.

03.11.21
Ayesha Tandon.

Ayesha Tandon.

11.03.2021 |下午4:02
植物和森林 新的研究挑战发现气候变化将推动旱地扩张

一项新的研究表明,与之前的研究相反,气候变化不会引起全球旱地扩展

研究,发表在自然气候变化据称,之前的研究经常使用纯大气的指标来评估改变的旱地,因此基于土地上的水循环的“不正确的预测”。

新研究提供了一种替代方法,可以定义包括土地表面性质的旱地,例如植物对CO2水平上升的响应。使用这种方法,作者发现全球旱地区不会随着气候变暖而显着变化。

虽然植被的二氧化碳效应“长期以来,但铅作者向碳简短解释说,他们的工作是”对许多研究的作用,即通过看待大气产出来忽视这些影响“。必威手机官网

什么是旱地?

旱地被定义为具有干燥气候,有限的水和稀缺植被的地区。它们包括沙漠,草原,灌木丛和萨凡纳林地,目前占地面积的40%的地球陆地。

但是,没有单一的测量来识别旱地,因此通常使用组合多于一个测量的度量。下面的地图显示当天Drylands根据两个指标所在的位置,该指标将在此后稍后讨论。Drylands由黄色着色表示。

使用ECOY水文指标和干旱指标指标显示当前全球旱地的地图
使用Ecoy-Thatchology指数(蓝线)和干旱指数(红线)指标显示当今全球旱地的地图。由EI定义的Drylands以黄色显示。来源:Berg等人(2021.)。

旱地通常使用“干旱指数”(AI)来定义 - 距离地面附近的大气条件的量度。亚历克西斯博士博士- 一个研究助理哈佛大学和研究的主要作者 - 说现有的一体文学使用AI来定义旱地,通常得出结论,旱地将来会扩大。他讲碳简短:必威手机官网

“大多数人,在未来旱地的研究中...使用表面大气条件作为未来生态系统变化的近似值。因为模型将空气投射到较温暖,而且在许多地区也更干燥,这些研究使得潜在戏剧性的未来旱地的声称具有全球变暖。“

然而,该研究突出了AI是一种唯一的气氛,并且不会捕捉气候变化与陆地过程之间的关系。Diego Miralles教授- 水文和气候教授根特大学谁没有参与研究 - 讲述碳简介为什么这很重要:必威手机官网

“我们生活在一个非静止的气候系统中,不仅仅是大气层,而且我们的生态系统也在变化和适应人为和自然紊乱......为什么大气中以捕获生态系统应力的趋势特别缺乏的原因是它忽略了生理适应和生物地图变化。特别是,它忽略了生态系统用水效率的增加,预计将遵循大气二氧化碳浓度的上升“。

为了解决这些限制,该研究介绍了“生态学指数”(EI) - 一种新的度量,用于定义代表植被量和水应激水平的旱地,并捕获植物行为与大气二氧化碳水平之间的联系。

Peter Greve博士- 水安全研究组的研究学者国际应用系统分析研究所(iiasa),谁也没有参与研究 - 有调查气候变化下的AI。他讲述了新的EI度必威手机官网量是一种改进:

“经典的AI和新的EI都是一些简单的指数,试图将相当复杂的概念沸腾为单个数字......但是,EI直接考虑了植被响应和土壤水分限制与植物活性之间的关系。它对两者的内容表示目前与AI类似的水生态病症,并为未来条件提供更具机制的理解“。

Jacob Scheff博士是一位助理教授UNC Charlotte.水池实验室,讲述碳简介,他同意这种定义旱地的新方必威手机官网法:

“许多事先研究发现,”旱地将在全球范围内扩大气候变化,仅基于旱地的气候指标。然而,作者[本研究] - 在我的观点中正确地指出“旱地”从根本上是一个生态指定,而不是气候 - 一个旱地是植物生活是有限的地方。“

气候变化将如何影响旱地?

将AI度量标准与新的EI度量标准进行比较,团队使用气候模型来自第五耦合模型互通项目的仿真(CMIP5.)跑下来高发射RCP8.5场景。他们将Dryland领域与AI和EI指数相比,在1971-2000和2071-2100中使用。

该研究发现,使用AI,Drylands预计将在本世纪中扩大6%。这是“与之一致以前的出版物“作者说明了。但是,使用EI,模型模拟表明略微减少0.7%,Berg讲述碳简介:必威手机官网

“If one defines dryland regions directly based on vegetation amounts and levels of water limitation for plants, drylands extent seems to not change that much – drylands expand or contract in various regions, in particular based on precipitation changes, but the total area doesn’t change much.”

这些结果显示在下面的地图中。AI的更改显示在顶部图像中,底部的EI更改。Dryland扩展以红色圈出,蓝色萎缩。

在RCP8.5下的1970-2000和2070-2100期间改变旱地区域,为AI指数和EI指数
RCP8.5下的1970-2000和2070-2100期间的Dryland区域的变化为AI指数(顶部)和EI指数(底部)。资料来源:Berg和McColl(2021.)。

总的来说,“如果AI表示旱地扩张,EI表示没有变化 - 而AI指示没有变化,EI可能表明旱地收缩”,Berg Notes。他补充说,EI建议东部和西非的旱地萎缩和地中海盆地,南部非洲和亚热带南美洲的扩张 - 虽然这些比使用AI预测的扩展更为温和。

扩张是在“干燥区域,其中降水可靠地减少进一步减少,因此无论二氧化碳效果如何,这种区域都会在未来变得更加干旱”,Berg说,补充说:

“我想强调,我们不会质疑许多负面影响气候变化将对人类和环境有所影响。我们刚刚使索赔限制为旱地空间扩展的主题,以应对以前的研究。“

归功于指标

要掌握为什么AI和EI给出未来旱地的不同预测,有必要解压缩两个指标测量的内容。

ai是年降雨量的比率“潜在的蒸散“ - 在地面表面附近空气的蒸发需求 - 并且在零和一个之间测量。高ai表示降雨量高,蒸发需求低,反之亦然。当AI小于0.65时,区域被定义为旱地。

EI基于两个变量。第一个是“叶区指数“ - 植被密度的衡量标准 - 第二种是表面土壤水分和植物之间的关系蒸腾。当该第二个数字为负时,这意味着水将较快地离开土壤,并且植物生长受水可用性的限制。

本研究将Dryland定义为具有负ei的区域 - 表明植被密度低,植物生长受水可用性的限制。

两种指数之间的关键差异是EI捕获了升级的CO2水平和植物行为之间的关系,而AI则没有。较高水平的大气二氧化碳鼓励植物生长,并变得更加水分。因此,植物释放到大气中的水分较少,“使大陆的大气变得比其否则更干燥”,伯格告诉碳简介。必威手机官网他说:

“这部分解释为什么在气候模型预测中,我们看到这一整体分歧。The atmosphere gets more ‘arid-like’ over continents, while vegetation increases… someone only looking at atmospheric variables would think ‘drylands are going to expand’ whereas someone looking at vegetation and water would think, ‘actually, no, not really’.”

格莱夫讲述碳简介,因为这必威手机官网一点,AI适用于今天的气候,但可能不适合未来的预测:

“AI是,并且仍然是一种确定的代理,以代表当前的水管病变。然而,这种代理关系可能不会在持续的全球变暖条件下持有,并考虑植被应对增加的大气二氧化碳。“

生长在内华达,美国的Sagebrush
生长在内华达州,美国的山妖精。信誉:Witold Skrypczak / Alamy股票照片。

Miralles表示如何改进植物生理学在型号中,麦尔人表示,对生态系统变化的预测可以使用更全面的指标:

“正在进行的社区努力导致了当前陆地表面模型中植物生理学的代表性的改善。在这个阶段,我相信我们无法让我们无法理解使用大气的索引到项目未来生态系统状态。事实上,需要避免这种类型的简单近似并提供更多的生态相关信息是首先开发动态植被模型的关键原因。“

对研究的反应

“这是一个非常好的学习”,Scheff告诉碳简短:必威手机官网

“我非常同意作者,虽然传统上定义的旱地气候系统地扩大全球变暖,但似乎很明显,旱地生态系统没有 - 至少从地球系统模型模拟的未来植被模拟,以及现在的真正植被观察。

“当然,未来观察到的趋势可能仍然来自模型,但似乎尚未发生。”

格雷夫指出,EI“克服了关于未来的生气和旱地扩张的先前预测的各种关键问题,因为它在气候变化条件下提供了更具机制评估的一步”。然而,他也奇观甚至ei是否是一种过度简化:

“虽然我们同意AI在气候变化条件下有缺陷,但需要更换,我想知道它是否需要被另一个指数取代。我感谢EI与AI相比,EI具有更基础和基于过程的背景。但是,最后,它仍然是一个非常复杂的概念的简化。虽然这种简化通常有助于使我们的研究输出更加接近,但它仍然承担了重要问题的危险。“

该方法的一个关键问题是在全球范围内模拟土地的高度不确定性。然而,Berg说,最好是拥抱那些不确定性而不是依赖于缺陷的大气近似“。与此同时,他注意到,“社区在努力工作以改善土地模型并减少那些不确定性”。

Berg,A和McColl M.(2021)没有预计的全球旱地扩张在温室变暖下,自然气候变化,DOI:10.1038 / S41558-021-01007-8

来自这个故事的Sharelines
  • 新的研究挑战发现气候变化将推动旱地扩张
  • 气候变化不会推动旱地扩张,新的研究表明

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