北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室
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推断干旱引起的植物分配变化及其对热带森林地区干旱遗留的影响
发布时间: 2024-05-24  

主要内容:

虽然干旱主要导致植物碳吸收立即减少,但它们也可以通过叶面积、土壤碳等的相关变化对碳通量产生长期影响。在其他机制中,由于水分胁迫导致的碳分配变化可能会导致植物碳吸收量的减少,干旱对碳通量的遗留影响。然而,这些分配变化对碳通量和碳库的影响程度和影响仍然知之甚少。使用法属圭亚那潮湿热带通量塔站点的数据,我们证明,通过同化净生物圈交换(NBE)和碳数据模型框架内的其他观测结果,可以可靠地推断干旱引起的碳分配变化。该模型数据融合系统允许从多个观测数据流推断优化的碳和水循环参数和状态。然后,我们研究了这些推断的变化如何影响极端事件期间和之后干旱对 NBE 影响的持续时间和程度。

主要结论:

与通常在地表模型中实施的静态分配方案相比,动态分配将干旱恢复期间的平均碳吸收量减少了 2.8 倍。此外,动态模型将平均恢复时间延长了 5 个月。推断的分配变化通过改变树叶和细根池影响了干旱后时期,进而调节了长达十年的总初级生产力和异养呼吸。这些变化可以创造一个萧条-繁荣循环,与无干旱条件下相比,干旱几年后碳吸收量会增加。总体而言,在模拟 NBE 中,分配转移占干旱遗留影响的 65% [45%–75%]。总之,干旱引起的碳分配变化在干旱对累积陆地-大气CO 2交换的持久影响中发挥着重要作用,应在生态系统模型中予以考虑。



(a)动态(蓝色)和静态(橙色)分配模型的每月净生物圈交换(NBE)模型模拟。(b) 动态(蓝色)和静态(橙色)分配模型的每月 NBE 模拟的十二个月滚动平均值。蓝色和橙色阴影区域代表每个模型的模拟集成的四分位数范围(第 25 个百分位数到第 75 个百分位数),而线条显示集成中位数。黑线代表用于同化和预测的通量塔 NBE 观测,周围的黑色阴影区域说明了观测的不确定性。浅黄色区域突出显示观察结果被碳数据模型框架同化的时期,而白色区域表示用于评估预测技能的保留数据。

根据数据推断,分配随着工厂可用水的变化而变化,动态分配模型中的参数。阴影区域显示每个池的分配分数的第 25 到 75 个百分位数范围。植物可用水池范围表示植物可用水从集合最小值中位数到集合最大值中位数的范围。水分胁迫发生在~2400 kg/m 2。图5.动态分配转移模型在恢复过程中的碳排放量比静态分配模型大。蓝线显示了动态模型的干旱和无干旱气象净生物圈交换模拟之间的中值差异,而橙色线显示了静态模型的差异。蓝色和橙色阴影区域代表四分位数范围(第 25 到 75 个百分位数)。请注意,2020 年之后的年份(标记为 +4、+8 等)是基于调整后的历史气象数据的模拟,这些数据用作 2020 年实际观测结束后的模型驱动因素。这些并不是为了预测未来的情况。

DOI:https://doi.org/10.1111/gcb.17287


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