揭示西藏高原高寒生态系统碳循环关键过程响应气候变化的敏感性

作者：拉萨站  更新时间：2025-07-09

陆地生态系统碳循环响应气候变化的敏感性与适应性是全球变化研究的重点领域，尤其是在我国“双碳”战略背景下，准确量化碳循环动态也成为相关政策制定的前提与基础。Q₁₀是气候变化-碳循环响应与反馈关系中的重要参数，表示温度升高10℃后呼吸碳排放所增加的倍数。气候变暖并不是均质的，西藏高原等高纬度寒冷地区气候变暖更为强烈，已有研究也证实了高纬度寒冷地区的Q₁₀更高。因此，高纬度寒冷地区更剧烈的气候变暖和更高的Q₁₀会不会使高寒地区碳排放不断加速？

主要进展1：提出气候变暖驱动了Q₁₀趋同的新观点，阐明了当前陆面模式对高寒地区碳排放的潜在高估。基于西藏高原高寒草地长期监测与地面增温实验研究，结合全球碳通量观测与模型模拟技术，利用创新性时空分析方法，揭示了Q₁₀变化的时空规律（图4）。研究进一步分析了当前耦合碳的气候模式对Q₁₀的评估能力，结果发现，9个模式基本可以模拟Q₁₀的空间变化，即随着温度的升高Q₁₀会下降。但是，绝大多数模式（6/9）对于Q₁₀时间上变化速率模拟不准确，尤其是在高纬度寒冷地区。因此，Q₁₀在空间上对气候变化的差异化响应在大多数目前的地球系统模式中是被忽略的。显然，这种伴随着增温而表现出的温度敏感性的强烈地下调，尤其是在高纬度高海拔寒冷地区（如西藏高原等极地地区），会很大程度上缓和（并不能完全抵消，因为并未降为1.0）由于增温而引起的碳排放增加的程度。相关研究成果发表在Science Advances（Niu et al., 2021）等高水平学术期刊上。

图 发表的高质量论文关键结论及封面

主要进展2：应用“植物-气候-大气环流”相互作用的理论框架，阐明了夏季西风减弱是西藏高原碳固定能力增强的关键机制。利用多源植被指数、气候数据和大气环流数据（南亚季风SAMI1和SAMI2、西风指数WI和高原季风TPMI）（图5），研究了近20年来西藏高原植被变化响应气候变化及其与大尺度气候振荡的关系（Wang et al., 2023）。结果发现：1980年以来，西藏高原植被变绿面积超过70%。由于降雨的增加，干旱半干旱区呈现出了更为显著的变绿速率，而干旱区和半干旱区的显著变湿主要与西藏高原上空夏季WI的减弱有关。通过探测WI与大尺度气候振荡之间的联系，发现WI的年代际减弱是由北大西洋海温变暖(AMO正相)引起的，其直接调节了欧亚大陆的纬向和经向水汽输送。整合极端气候分析，发现气候变化导致极端事件频发条件下，高寒草地应对极端干旱的敏感性会变强，因此，碳固定能力还存在很大的不确定性，强调了干旱区草地碳汇功能响应气候变化的潜在风险(Tang et al., 2024)。相关成果发表在中科院1区Top等高水平学术期刊上。

图 南亚季风(a.SAMI1和b.SAMI2)、西风(c.WI)和高原季风(d.TPMI)对变湿的影响