【遥感应用】阿拉斯加苔原初冬碳排放源
来源: https://www.nasa.gov/feature/jpl/alaska-tundra-source-of-early-winter-carbon-emissions
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2018-01-05

2017年5月9日

美国国家航空航天局(NASA)和美国国家海洋与大气管理局(NOAA)支持的一项新研究结果表明,特别是在初冬时期,温度变暖和冻土融化问题可能会导致增加阿拉斯加苔原排放到大气中的二氧化碳。更多的二氧化碳排放到大气中会加速气候变暖,进而可能导致更多的二氧化碳从这些土壤中释放出来。

哈佛大学(位于美国马萨诸塞州剑桥市)大气研究人员Roisin Commane牵头的一篇新论文发现,1975年以来,每年10月至12月间,北部苔原地区释放的二氧化碳量增加了70%。Commane和他的同事们分析了NASA北极碳库脆弱性实验任务中获取的3年航空观测数据,对阿拉斯加二氧化碳排放空间和季节分布情况进行评估。他们还研究了基于巴罗(Barrow)的地面塔(最近更名为原名Utqiagvik)的NOAA二氧化碳41年记录。飞机数据提供了前所未有的空间信息,而地面数据提供了在北极其他任何地方都没有的长期测量数据。这项研究结果在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上发表。北极北部(北纬60度以上)周围土壤,含大量以死亡植物未腐烂有机质形式存在的碳。通过几千年的时间的累积,这个巨大的储存库含有足够的碳,使地球大气中二氧化碳含量增加1倍。

北极夏季期间,表层土壤解冻,微生物分解有机物质,产生二氧化碳。当10月恢复寒冷温度时,融化的土层开始冷却,但是二氧化碳排放的高速率一直持续到土壤完全冻结。

他指出,过去,土壤的重新冻结可能需要1个月左右的时间,但近年来气温升高,阿拉斯加有些地方苔原土壤现在需要3个多月才能完全冻结。他们看到土壤中二氧化碳的排放一直持续了整个初冬期。

来自科罗拉多州博尔德的环境科学合作研究所的论文合作者Colm Sweeney表示,来自Barrow的数据显示,在秋末和初冬,大气二氧化碳和温度都在稳定地增加。这项新研究成果证明了这些长期监测站点在验证微妙反馈方面的重要性,比如二氧化碳的增加,这可能会产生前所未有的变暖放大,这在整个北极已经观测到。

2012年、2013年和2014年4月至11月期间,NASA北极碳库脆弱性实验任务的飞机在阿拉斯加上空测量了大气中的二氧化碳和其他温室气体。这些数据连同卫星有关植被状况测量和地面数据一起,提供了全年环境和长期记录,给予科学家们一幅翔实的区域碳排放图画。

NASA喷气推进实验室(JPL)科学家以及CARVE任务首席科学家Charles Miller表明,CARVE(The Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment)项目的主要目标之一是挑战以下观点,即:一旦下雪和陆地表面结冰,二氧化碳呼吸就停止。CARVE飞行证明,在冻土带地表结冰后的几个月里,微生物的呼吸作用仍在继续。

通过对大气中二氧化碳和一氧化碳的同时测量,Commane和她的合作者将他们对阿拉斯加碳总预算估值中大气碳的主要来源分成3类:燃烧化石燃料、森林火灾、微生物在土壤中分解有机物。在人口稀少的阿拉斯加,土壤微生物比化石燃料燃烧释放碳量大,应作为更大的大气碳源。仅在2013年CARVE实验中,野火是大气碳的主要来源。

哈佛大学大气科学家Steve Wofsy指出,苔原土壤似乎是气候变化的一个放大器,他们需要仔细监测那里的情况,即使在一年的晚些时候,一切看起来都已经冻结和休眠的时期。

没有参与这项研究的加州圣地亚哥州立大学的Donatella Zona教授提到,整个阿拉斯加地区都响应气候变化。地表测量结果显示,在过去的几十年里,从北极生态系统向大气中流失的碳可能一直在增加。通过对这些寒冷季节过程进行更好地捕捉,并将之前的小尺度测量结果扩大到更大范围进行研究。这项研究将帮助科学家改进气候模型和提高预测北极气候变化的能力。

Commane、Sweeney、Miller和他们的同事计划和NASA ABoVE(Arctic-Boreal Vulnerability Experiment)实验的野外作业活动一起扩展这项工作,现在正在阿拉斯加和加拿大西北部开展第二季工作。作为ABoVE的1个扩大的努力方向,他们将从4月到10月间每月进行二氧化碳和甲烷空气含量航空测量工作。

 

原文题目:

Alaska Tundra Source of Early-Winter Carbon Emissions

资料来源:

https://www.nasa.gov/feature/jpl/alaska-tundra-source-of-early-winter-carbon-emissions

 

(王化、刘岳明编译,殷永元审核)