新的研究发现气候变化挑战将推动旱地扩张

一项新的研究表明,与先前的研究相反,气候变化不会导致全球旱地扩大。

这项研究发表在自然气候变化认为,以往的研究通常使用大气指标来评估改变旱地和,因此,基于水循环的“错误的预测”。

这项新研究提出一个替代的方式定义旱地包括地表属性,如植物的二氧化碳水平上升的反应。使用这种方法,作者发现全球旱地面积明显不会改变在未来世纪随着气候变暖。

而二氧化碳对植被的影响“早就知道”,第一作者向碳简短的解释,他们的工作是“一种应对忽略这些影响的许多研究只是看着大气输出”。必威手机官网

旱地是什么?

旱地被定义为地区干燥气候,有限的水,和稀缺的植被。它们包括沙漠、草原、灌木地和草原林地,目前覆盖地球陆地表面的40%左右。

然而,没有单一的测量来确定旱地,所以指标结合多个测量经常使用。下面的地图显示了现在的旱地所在地根据两个指标将在稍后讨论这篇文章。旱地黄色阴影来指示。

旱地往往使用“干旱指数”定义的(AI)——一个衡量地面附近的大气状况。亚历克西斯Berg博士——一个研究员哈佛大学和该研究的第一作者说,现有的身体文学使用人工智能定义旱地,一般认为旱地在未来将扩大。他告诉碳简要:必威手机官网

“大多数人来说,在未来研究旱地…使用表面大气状况作为一个近似为未来的生态系统的变化。因为模型项目的空气也变得温暖和干燥机在许多土地区域,这样的研究使未来潜在的戏剧性的旱地扩张与全球变暖的说法。”

然而,这项研究揭示人工智能是一个大气测量和不捕获气候变化和地表过程之间的关系。教授Diego产生——水文和气候教授根特大学他并没有参与这项研究,告诉碳短暂为什么这是重要的:必威手机官网

“我们生活在一个不稳定的气候系统,不仅大气,还我们的生态系统正在改变和适应人为和自然干扰…为什么atmospheric-centric AI在捕捉趋势尤其缺乏生态系统强调的是,它忽略了生理适应和生物地理学的变化。特别是,它忽视了生态系统水分利用效率的增加,预计跟随大气中的二氧化碳浓度的上升”。

为了解决这些局限性,研究介绍了“特性指数”(EI)——一种新的衡量标准定义代表植被数量和旱地水分胁迫水平,并捕获植物行为之间的联系和大气中的二氧化碳水平。

Peter Greve博士——一个研究学者在水安全研究小组国际应用系统分析研究所(IIASA),他也没有参与这项研究,调查气候变化下的人工智能。他告诉碳短暂新EI必威手机官网度量是一个改进:

“经典的人工智能和新的EI都有些简单的指数要归结到一个相当复杂的概念数量…EI,然而,直接考虑植被响应和土壤水分的限制和植物之间的关系的活动。它能代表当前hydroecological状况类似于人工智能,并提供更多的机械理解未来的条件”。

雅各布·希夫博士助理教授北卡罗来纳大学夏洛特水面气候实验室,告诉碳短暂,他同意这个定义旱地的必威手机官网新方法:

“很多之前的研究已经发现,旱地将扩大的全球气候变化,完全基于气候指标的旱地。然而,作者(本研究)——在我看来正确的指出“旱地”本质上是一个生态设计,而不是气候——旱地植物是water-limited的地方。”

气候变化将如何影响旱地吗?

比较人工智能对新EI度量指标,研究小组使用气候模型从第五耦合模型模拟工程(CMIP5)下运行高排量RCP8.5场景。他们比较旱地地区使用AI和EI指数,对1971 - 2000和2071 - 2100。

研究发现,使用AI,旱地世纪预计将增长6%。这就是”一致以前的出版物”,作者指出。然而,使用EI、模型模拟显示略有减少0.7%,伯格告诉碳简要:必威手机官网

“如果定义了旱地地区直接基于植被数量和水平的水对植物、限制旱地程度似乎没有改变太多,旱地扩大或缩小各地区,特别是基于降水变化,但总面积没有太大的改变。”

这些结果显示在下面的地图。AI上图所示的变化,和EI底部的变化。旱地扩张是用红笔圈出来的,用蓝色和收缩。

总的来说,“人工智能显示旱地扩张,EI表示没有变化——和AI表示没有变化,EI可能表明旱地收缩”,Berg笔记。他补充说,EI表明旱地收缩在东部和西部非洲和扩张在地中海盆地,南部非洲和南美洲亚热带——尽管这些更温和扩张预计使用人工智能。

扩张在“干地区降水是可靠地将进一步减少,所以不管二氧化碳的影响,是有道理的,这样会得到更多的干旱地区未来”,Berg说,并补充道:

“我想强调的是,我们没有问题的许多负面影响气候变化将对人类和环境。我们只是做索赔限制旱地的主题空间扩张,以回应此前的研究。”

理解指标

为什么AI的底部,EI给不同的预测未来的旱地,有必要打开两个指标衡量。

人工智能是年降雨量比”潜在蒸散”——表面附近的空气的蒸发要求地面测量,在0和1之间。高AI表示高降雨和蒸发的需求较低,反之亦然。一个区域被定义为旱地当AI小于0.65。

EI是基于两个变量。第一个是“叶面积指数”——一个植被密度的测量,第二个是地表土壤水分与植物之间的关系蒸腾作用。当第二个数字是负数,这意味着水离开土壤的速度比所取代,和植物生长受到水的可用性。

本研究定义了旱地面积与消极的EI -指示植被密度低,和植物生长,水资源是有限的。

两个指标之间的关键区别在于EI捕获二氧化碳水平提高和植物之间的关系的行为,而AI不会。大气中的二氧化碳水平更高促进植物的生长,水变得更加高效。植物因此向大气中释放更少的水,“使气氛在大陆原本是“有点干涩,伯格告诉碳短暂。必威手机官网他说:

“这部分解释了,为什么在气候模型预测,我们看到整个散度。气氛变得更加“arid-like”在大陆,而植被增加…有人只考虑大气变量会认为“旱地要扩大”而有人看着植被和水会认为,实际上,不,不是真的。”

Greve告诉碳短暂,因必威手机官网此,AI适合今天的气候,但可能不适合未来的预测:

“人工智能,仍然表示当前hydroecological状况的有效手段。然而,这种代理关系可能不会保持持续的全球变暖的条件下,考虑植被应对大气中二氧化碳的增加。”

与改进中如何表示植物生理学模型,产生说,预测生态系统变化可以用更全面的指标:

“正在进行的社区工作改进的代表性植物生理学在当前一代的地表模型。在这个阶段,我相信我们可以不再证明使用atmospheric-based指标项目未来的生态系统。事实上,需要避免这种类型的简单近似和提供更多ecologically-relevant信息开发动态植被模型的关键原因。”

反应研究

“这是一个非常出色的研究”,希夫告诉碳简要:必威手机官网

“我强烈同意作者的观点,而传统上定义旱地气候系统的扩大与全球变暖,很明显,旱地生态系统不——至少从地球系统模型模拟未来植被,从真正的植被观测。

“当然,未来观察趋势仍可能偏离模型,但它似乎并没有发生。”

Greve指出,EI”克服了各种关键问题之前的预测未来的干旱和旱地扩张,因为它提供了一个一步一个机械评估气候变化条件下”。不过,他也怀疑甚至EI,则是将事情过于简单化了:

“虽然我们都同意在气候变化条件下人工智能是有缺陷的,需要更换,我想知道它需要被另一个取代指数。我很欣赏,EI更基本的和基于流程的背景相比,人工智能。然而,最终,它仍然是一个简化的一个非常复杂的概念。虽然这些简化往往有助于使我们的研究成果更容易,它仍然熊错过重要问题的危险。”

方法的关键问题是高水平的不确定性模拟在全球范围内的土地。然而,Berg称这是“接受这些不确定性比依赖有缺陷的大气近似”。与此同时,他指出,“社区努力提高土地模型和减少这些不确定性”。