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我院本科生阐明中国陆域干旱对生态系统碳汇的胁迫机制
通讯员: 教学办 吴云芳  发布时间:2022-11-10  点击数:

11月9日,《科学通报》在线发表了我院水文与水资源工程专业2019级本科生杨远航的研究成果,报道了我院在全球变化与水碳循环方面的研究进展。

干旱是影响陆地生态系统碳汇功能的最主要胁迫因子之一,也是我国影响区域最广、发生最频繁的自然灾害之一,其造成的经济损失占气象灾害总损失的55%,严重威胁国家水安全、粮食安全和生态环境安全。传统的干旱指标无法全面刻画干旱事件的内在物理特征,部分学者尝试采用GRACE重力卫星反演的陆地水储量数据监测评估旱情。但是,陆地水储量受降水和蒸散发协同影响,对全球“变暖”的响应尤为复杂,未来旱情演变对陆地生态系统碳汇功能的胁迫机制仍不清晰。

研究团队以中国陆域为研究对象,以陆地水储量为度量,综合大气、水文、陆面、植被遥感等多学科技术,从物理过程视角分析干旱演变归因、预估未来旱情,并探讨干旱演变的生态水文效应。首先基于GRACE/GRACE-FO重力卫星和陆面同化系统识别中国陆域干湿状况,采用日光诱导叶绿素荧光、大气再分析、机器学习重构和通量观测等多源数据评估水-热-碳因子对干旱事件的反馈效应;然后基于全球气候模式输出,考虑多种碳排放情景,结合动态植被模型、全球水文模型和通用陆面模式,预估未来陆地水储量及旱情演变特征;最后,量化气候变化下干旱对生态系统生产力的影响,并估算了干旱及碳收支预估各环节的不确定性。

研究发现,陆-气耦合作用与旱情演变具有复杂的互馈效应,水分胁迫、高温胁迫以及淹水效应均减弱碳汇功能;中国未来干旱特征变化呈现显著的空间异质性,西北和西南以及华北地区的干旱情势可能加重,华东地区干旱有缓解的趋势。在三种代表性浓度路径下,中国大部分地区极端干旱事件的频次、历时、烈度均呈现不同程度的增加;受旱情加重影响,本世纪末中国生态系统碳汇对干旱的调控功能减弱,且干旱导致的植被总初级生产力下降是胁迫未来陆地碳汇变化的重要因素(图1)。

1 历史期和RCP8.5情景下干旱对陆地生态系统碳收支的胁迫结果

杨远航同学在尹家波副教授的指导下,担任大学生创新创业项目《面向“碳中和”目标的气候适应和生态固碳技术》的团队负责人,在全球变化与水碳循环领域取得多项研究成果,目前已发表1篇《科学通报》、授权1项实用新型专利(排名第一);参与申请2项中国发明专利、1项美国发明专利,参与1篇SCI论文(审稿中)。

论文链接:https://doi.org/10.1360/TB-2022-0566

(编辑:黄晓羽  审核:张栋梁)

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