土地下沉和脆弱性
未来将如何人为排放途径影响陆地碳循环?总结如Sabine et al。(第二章,这卷),陆地生物圈是一个相当大的碳净碳汇过去20年,消除平均约0.6
每年分点的碳(包括)(y-1)从大气中。这个净碳汇剩余的土地利用变化通量的1.2热解色谱y-1 (DeFries et al . 2002年)和1.8的顺序的推断吸收包括y-1(表2.1和彩色版1 Sabine et al .,第2章),评估陆地碳循环的反应预计气候和人为因素在21世纪需要分离过程,导致资源从那些导致下沉。raybet雷竞技最新这种归因的任务是复杂的,因为陆地上的碳平衡,一般来说,一个小区别大通量。因此,适度比例通量的变化或从池可以有很大影响的大小残余下沉。
陆地生活的生物
生物质在陆地上生活包含大约650热解色谱,是略低于大气中碳的总量。平均停留时间约为10年,这个池是较快的营业额,使该池相当大一部分潜在的脆弱几十年几百年的时间尺度。也可能大部分的碳所获得的陆地生物圈在过去的几十年里已经进入该池,没有在任何实质性进展的方式进入土壤长期池里胥特(施莱辛格,2001)。生物池可以扩大植物生长缓慢的增加或减少干扰,但这池可以快速退化,特别是在自然和人为干扰。
2是世纪土地下沉
讨论Sabine et al。(第二章),科学家的角度对当前陆地碳平衡在过去十年发生了巨大变化。十年前,人们认为整个土地下沉的结果CO2施肥,或许变暖(霍顿et al . 1990年)。这一观点已被取代的升值的当前和未来的土地下沉很可能是多种因素的结果,包括土地利用和土地覆盖管理历史,和二氧化碳施肥比之前的设想可能是小(例如,帕卡拉et al . 2001年)。
这些知识的变化只是开始被纳入陆地碳循环模型(McGuire et al . 2001年)。在前面讨论的哈德利和IPSL模型(考克斯et al . 2000;杜福瑞斯et al . 2002),二氧化碳施肥为现在和未来的主要驱动力陆地碳汇。在没有气候变化的情况下,这两个模型的raybet雷竞技最新投影是二氧化碳施肥将负责累计翻倍的土地吸收600包括大气中的二氧化碳(Friedlingstein et al . 2003年)。在哈德利模型中,相当大一部分的碳被释放回大气中由于表面变暖来自土壤池已经明显在20和21世纪由于二氧化碳施肥。预测大型水槽从二氧化碳施肥很难与目前对当前陆地碳循环的理解,在许多约束(字段et al . 1992年)可能会限制潜在的土地下沉从100年二氧化碳施肥的顺序包括在未来的100年。
土地利用的历史贡献未来土地下沉,而不确定的。一般来说,森林水槽由于再生之前收获往往浸透作为一个成熟的森林或森林正在迅速转化为大源森林被火,风暴,或疾病。水槽的未来轨迹的关键控制器在北半球森林包括森林的年龄结构、干扰体制的变化和变化管理(Nabuurs第十六章,这卷)。土地下沉在21世纪历史土地利用变化的结果是,170年最多,包括(房子et al . 2002年)。这一数字假设所有碳失去了过去土地利用变化的结果可以存储在陆地上。一个现实的估计应小于这个数字的一半,因为人类仍在使用的大部分土地被砍伐的过去因为不用于食品生产往往是低质量的。
碳预算的角度的21世纪,减缓森林砍伐的同样的效果,减少化石排放或增加陆地或海洋下沉。此外,植树造林和绿化可能是未来的碳管理的越来越重要的方面。新森林下沉的程度可以意识到必须与其他一致社会约束在可用土地(Raupach et al .,第六章,这卷)。需要扩大地区农业和替代农业土地退化,加上气候和水的可用性限制,很可能是极其重要的。raybet雷竞技最新考虑到这些限制,植树造林和绿化很可能继续生成碳汇整个21世纪,但其大小不太可能远远超过几Pg在接下来的20年,几十Pg为整个21世纪。
伍迪入侵,其中包括建立树木和灌木草原,以及开放森林的增厚,被几个大洲陆地动力学的一个重要方面在上个世纪(Sabine et al .,第二章)。驱动因素伍迪侵蚀太不知道支持定量估计未来的变化,尤其是其净贡献大气中的二氧化碳可以积极或消极的。然而,我们预计这个过程,一个相对较小的贡献者,其未来的碳轨迹将主要由人类活动所决定。
火灾是陆地碳循环的主要因素,每年返回超过3包括大气(Sabine et al .,章见彩色版1 2)。因为火灾一直是陆地生物圈的一部分,从火灾是缓慢的复苏,其作为碳源或汇取决于火灾频率和强度的趋势在未来几十年几百年而不是燃烧。在过去的几十年里,一些地区可能经验丰富的碳汇作为一个成功的结果灭火(Sabine et al .,第二章)。目前尚不清楚这一趋势将持续下去,作为燃料的积累。我们相信来自灭火的碳汇将是非常小的在即将到来的世纪,但火灾频率和强度的增加是一个重要的担忧(见下文)。
总之,水槽潜在生活的陆地生物质能未来20年是温和,几十的Pg。陆地下沉可能从目前水平有所增长,但社会和自然限制从土地使用、火、养分有效性将操作限制。在接下来的100年,一些机制和社会驱动导致土地下沉会继续运作,但并不是所有(见Raupach et al。第六章,这卷)引起的最大潜在订单的水槽150热解色谱。
土地的潜在脆弱性池
的碳池在陆地上也有可能释放大量的二氧化碳到大气中。的许多机制负责生成当前汇机制密切相关,可能会导致未来的来源的碳到大气中。
可能最大的土地未来脆弱性池起源于土地利用变化和森林砍伐,尤其是在世界的发展路径与A2的故事线中所描述的是,一个国家发展的世界在一个异构模式。雷竞技手机版app的确切大小池风险难以评估,但我们预计,碳储存在生物生活在热带和亚热带生态系统最脆弱的。根据过去的趋势,我们估计的40包括碳存储在活着的生物可能在未来20年的风险,和100热解色谱在21世纪。更微妙的变化对陆地生态系统,比如人为退化和增加死亡率由于害虫可能增加这个估算,但可能不是由大量。
砍伐森林对气候具有许多其他影响和碳循环。raybet雷竞技最新一组影响反照率的担忧。反照率的北方森林砍伐导致大量增加,冷却效果,可能比全球变暖与二氧化碳释放(保安族et al . 1992;贝茨et al . 1997年)。在热带地区,反照率效应要小得多,而且生根的影响深度反馈5月可蒸发的土壤湿度增加当地温度和减少降水(Shukla et al . 1990年)。最后,砍伐森林也消除了潜在的增长建立森林可以作为碳汇。
第二个重要机制,可能导致重大损失的再分配是陆地生物圈的碳物种和生物群落由于气候变化。raybet雷竞技最新据估计,整个陆地生物圈之间获得了约500包括过去冰川最大(约20000年前)和随后的全新世(西格曼和博伊尔2000)。而5 k的冰河期变暖发生在10000年,然而,在下个世纪全球变暖可能导致类似的温度变化,但在100年的时间尺度。可能出现这raybet雷竞技最新种气候扰动速度超过植物物种适应的能力,导致物种的重排和社区。这种变化将导致瞬态碳损失,最终可以恢复,但只有在一个更长的时间尺度(史密斯和Shugart 1993)。
在北半球,气候变暖可能导致森林枯死目前森林南部边界的地区,虽然在春季或秋季温度增加可能会延长生长季长度温带和寒温带森林的生态系统。入侵物种可以在这些地区传播。人类行为直接在物种组成上,然而,包括建立种植园的非“异国情调”的物种,也可能继续。的净效应碳水库是很难估计的,但更可能是一个源汇,森林面积和总更可能比扩大缩小。在热带地区,气候变暖与干旱的增加可能会导致的大小减少热带森林(考克斯et al . 2000年)。鉴于热带森林包含最大的陆地生物群和碳池也最大的净初级生产(见表2.2,Sabine et al .,第2章),这可能会导致释放的碳到大气中。
总之,我们估计的40包括碳存储在活着的生物可能在未来20年的风险,和100热解色谱在21世纪。这种风险主要来自森林砍伐和其他人为土地利用变化,额外的10个热解色谱(20年)和100年包括风险(100年)可能是由于气候变化——即,社区适应气候变化的能力。raybet雷竞技最新
土壤碳
土壤碳是陆地生态系统最大的碳池。总结如彩色版1 Sabine et al。(第二章),大约2300个包括存储在上3米(m)的热带、温带、寒带的土壤。在湿地碳储量,永久冻土则少很多,通常不包括在碳循环模型。这些股票在200 - 800的范围包括在湿地土壤和200 - 800年(nonwetland)包括冻土的土壤。因此超过五倍的碳储存在土壤生物量在陆地上生活。这个大有机碳储层是一个微妙的平衡的结果之间的生物量积累和光合作用的氧化呼吸。最长寿的这个土壤碳池,因此相对惰性。在这个世纪,然而,相当大一部分这池可能动员。考虑到不同的动力学的各种土壤池,我们分别评估湿地,土壤冻结,和“其他”。
热带、温带和寒带的土壤:潜在的下沉和脆弱性
可以通过改变土壤中碳封存(即农业实践。,没有耕作)或土地使用情况的改变,如植树造林的土地退化。全球土壤的固碳潜力估计约0.9±0.3热解色谱y-1,用不同的模式和利率在欧洲农田(史密斯et al . 2000年),美国农田(Lal et al . 1998年),和退化土地(Lal 2003)。这些估计的固碳潜力不占限制由于土地使用、侵蚀、气候变化或经济、社会和政治因素(Raupach et al .,第六章,这卷)。raybet雷竞技最新增加受精产生的净初级生产力(NPP)的植物生长高二氧化碳和氮沉降会增加土壤碳。如果这些增加不增加所抵消分解在更温暖的气候,土壤碳平衡增长应达到相同的比例大小NPP刺激。raybet雷竞技最新假设受精作用订单的20%的NPP和有机物分解平衡条件,最大限度地增加土壤C从二氧化碳和N影响的300包括21世纪。这是大大小于哈德利的积累超过600热解色谱模拟模型。
土壤碳的损失可以从NPP是由于减少输入,加速分解,从水土流失和燃烧增加损失。这些机制的人类和自然驱动程序(例如,森林砍伐,能源消耗增加,水体的转移)。北方土壤含有巨大的碳股票。这些股票可能会增加如果增加树木生长在温暖的气候(Dufresne et al . 2002),但他们也可能减少,特别是增加分解比增raybet雷竞技最新加NPP或者火灾频率和幅度的增加降低了土壤碳的输入。增加温度和更频繁的干旱(由于增加气候变化)可以提高荒漠化在亚热带和热带地区,刺激土壤碳的损失。raybet雷竞技最新土壤侵蚀由于水循环的变化也是一个主要的障碍在半干旱地区土壤碳。raybet雷竞技最新气候调节碳释放通过土壤温度和土壤水分变化的影响。这两个因素相互作用的方式,然而,是高度非线性的,常常相反(即。,温度升高会增加土壤碳损失,同时减少了土壤水分减少分解但会增加土壤温度)。地区温度升高和预计干旱有关,增加土壤碳损失的损失的预测是有争议的。 The two coupled climate-carbon simulations from Hadley and IPSL simulate a total loss of soil carbon as high as 600 PgC by the end of the 21st century. As stated earlier, however, these estimates should be seen as unlikely upper estimates as the carbon release is fueled by a large accumulation of soil carbon, resulting from CO2 fertilization. We estimate from FLUXNET data (Sanderman et al. 2003) that about 8 kilograms (Kg) C per square meter (m-2) in 100 years could be potentially released by soils as a result of changes in climate, assuming a temperature change of 4°C. This amount reflects a potential loss of about 280 PgC in the next century.
然而,土地利用变化的主要驱动力是土壤中碳的损失。自1850年以来45至90热解色谱(霍顿et al . 1999;拉尔1999),已经失去了通过培养和干扰。的一个主要特征的土地使用碳通量是影响脉冲响应扰动频率和强度。这种脉冲的影响可以持续几年后干扰,通常是在当前模型的一个主要的不确定性。
土地利用变化也直接影响脉冲的碳climate-human交互(即。raybet雷竞技最新沙漠化,是人类的结果压力,加剧了温度和水的影响)。因此与气候影响直接影响人类的相互作用可以增强碳损失,尤其是在发展中地区。raybet雷竞技最新最近的分析研究土地利用变化对土壤碳储量的影响表明,多达50%的土壤碳的总池可以迷失在50 - 100年后转换(Schulze et al . 2003年)。当然,并不是所有的土地利用变化发生在有机肥沃的土壤。因此,我们估计,大约25%的总土壤碳池是脆弱的在这个世纪,相当于大约400热解色谱。
湿地和泥炭地:潜在的下沉和脆弱性
湿地碳通量是由气候和土地利用变化控制。raybet雷竞技最新raybet雷竞技最新气候的司机包括温度影响碳和其他温室气体(主要是甲烷)通量。此外,水文变化可以明显影响二氧化碳和其他温室气体通量。温度升高促进二氧化碳和甲烷的排放,而水位的变化对比这两个通量的影响。排水刺激氧化有机物质和二氧化碳的释放;相比之下,增加水位降低二氧化碳排放但刺激厌氧分解和甲烷通量的气氛。
估计湿地的脆弱性池的碳对气候的影响需要一个详细的分析的二氧化碳和其他气体之间的相互作用。raybet雷竞技最新全球变暖潜力(GWP)甲烷是二氧化碳的20倍。因此,甲烷二氧化碳比呼吸的变化将气候影响。raybet雷竞技最新克里斯滕森et al。(1996)表明,大型湿地北部,例如,导致净增加辐射强迫,因为大量的甲烷排放,即使他们是净碳汇。在全球范围内,这个净源辐射强迫相当于0.5热解色谱y-1。评估未来的进化湿地和泥炭地CO2和CH4的排放是非常困难的,这主要取决于温度和水位。如果我们接受的气候预测区域已经收到raybet雷竞技最新大量的降雨将会收到更多的在未来的气候变暖,那么我们希望提高水位,刺激生产的甲烷。此外,较高的温度会导致呼吸率的增加。这两个因素合起来给一个相对灵敏度高的碳池湿地和沼泽。粗略估计,二氧化碳当量约100包括将在接下来的100年里变得脆弱。
之间的相互作用的一个有趣方面CO2和CH4排放在自然和human-managed湿地泥炭地是排水控制提供了生成一个水槽潜在的可能性,降低水位降低甲烷排放的二氧化碳排放量的增加。其他环境问题(生物多样性的丧失、栖息地等),还应考虑。
永冻层:潜在的脆弱性
永久冻土含有非常大量的碳,逐步积累了数千年的结果。只要这些土壤冻结,他们包含的碳是锁从活动的碳循环的一部分。解冻时,碳变得容易快速损失。使用来自多个气候模型的结果,所有扩展全球变暖2°C, raybet雷竞技最新Anisimov et al。(1999)估计,该地区冻土可能缩水约25%。他们也估计增加夏季融化深度的领域保持永久冻土。当前的知识太不完整,这个损失区域转换成碳的损失,但碳容易受到这种相对温和的池变暖可能总包括超过100。如果C损失相当大一部分发生甲烷排放,是典型的湿地,对辐射强迫的影响就会被放大。假设总冻土碳400 Pg和20%失去了在下个世纪,潜在的释放是80包括。
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