研究：气候变化正在将树木变成“贪吃者”

研究：气候变化正在将树木变成“贪吃者”众所周知，树木通过从大气中吸收二氧化碳，使人类免受气候变化的最坏影响。现在，一项新研究显示，森林已经在多大程度上增加了多余的碳。最近发表在《自然通讯》杂志上的这项研究发现，大气中二氧化碳水平的上升增加了美国森林的木材材积-或生物量。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1323885.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1323885.htm

气候变化导致树木难以"呼吸" 还会将二氧化碳释放回大气中

气候变化导致树木难以"呼吸"还会将二氧化碳释放回大气中宾夕法尼亚州立大学地球科学助理研究教授、最近发表在《美国国家科学院院刊》上的这项研究的第一作者马克斯-劳埃德（MaxLloyd）说："我们发现，气候更温暖、更干燥地区的树木基本上是在咳嗽，而不是在呼吸。它们向大气中排放的二氧化碳远远多于在较凉爽、潮湿条件下生长的树木。"通过光合作用，树木从大气中收集二氧化碳，然而，在压力条件下，树木会将二氧化碳释放回大气中，这一过程被称为光呼吸。通过对全球树木组织数据集的分析，研究小组证明，在温暖的气候条件下，光呼吸的速率要高出两倍，尤其是在水分有限的情况下。他们发现，在亚热带气候中，当白天平均气温超过大约华氏68度时，这种反应的阈值就开始被跨越，并随着气温的进一步升高而恶化。植物在气候适应中的复杂作用研究结果使人们普遍认为植物在帮助汲取或利用大气中的碳方面所起的作用变得更加复杂，为植物如何适应气候变化提供了新的见解。重要的是，研究人员指出，随着气候变暖，他们的研究结果表明，植物从大气中汲取二氧化碳和吸收必要的碳以帮助地球降温的能力可能会降低。劳埃德说："我们打破了这一基本循环的平衡。"植物和气候密不可分。从大气中吸收二氧化碳最多的是光合作用生物。这是大气成分的一个大旋钮，因此这意味着微小的变化会产生巨大的影响。"根据美国能源部的数据，目前植物吸收了人类活动每年排放的约25%的二氧化碳，但随着气候变暖，这一比例在未来很可能会下降，尤其是在水越来越少的情况下。"当我们考虑未来的气候时，我们预测二氧化碳会上升，这在理论上对植物是有利的，因为这些是它们呼吸的分子。但我们的研究表明，一些流行的模型并没有考虑到这一点。世界将变得更加温暖，这意味着植物汲取二氧化碳的能力将减弱。"宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的一个研究小组通过对全球树木组织数据集的分析表明，在气候较暖的地区，树木的光呼吸速率要高出两倍，尤其是在水分有限的情况下。他们发现，在亚热带气候条件下，如阿巴拉契亚山脊和山谷地区的这一部分，当白天平均气温超过大约华氏68度时，这种反应的阈值就开始被跨越，并随着气温的进一步升高而恶化。图片来源：沃伦-里德/宾夕法尼亚州立大学在这项研究中，研究人员发现，木材中一种叫做甲氧基的部分的某些同位素丰度的变化可以作为树木光呼吸的示踪剂，可以把同位素看作是原子的种类。就像冰淇淋有香草味和巧克力味之分一样，原子也会因为质量的不同而有不同的同位素，它们都有自己独特的"味道"。研究小组研究了来自世界各地不同气候和条件下约30种树木标本的木材样本中甲氧基同位素"味道"的水平，以观察光呼吸的趋势。这些标本来自加利福尼亚大学伯克利分校的一个档案馆，其中有上世纪三四十年代收集的数百个木材样本。劳埃德说："该数据库最初用于培训林业人员如何识别世界各地的树木，因此我们将其重新用于重建这些森林，以了解它们吸收二氧化碳的情况。在此之前，光呼吸速率只能通过活体植物或保存完好、保留了碳水化合物结构的死亡标本进行实时测量，这意味着几乎不可能研究大规模或过去植物汲取碳的速率。"回顾过去，了解未来研究小组已经验证了一种利用木材观察光呼吸率的方法，这种方法可以为研究人员提供一种工具，用于预测树木在未来的"呼吸"情况以及它们在过去的气候条件下的表现。大气中的二氧化碳含量正在迅速上升；根据美国国家海洋和大气管理局的数据，它已经超过了过去360万年中的任何时候。但劳埃德解释说，这一时期在地质年代中相对较近。小组将利用木材化石，努力发掘远古时期的光呼吸率，最远可追溯到数千万年前。这些方法将使研究人员能够明确检验现有的假设，即植物光呼吸对气候的影响随地质年代的变化而变化。劳埃德说："我是一名地质学家，我的研究对象是过去。因此，如果我们对气候与今天截然不同时这一循环如何运作的重大问题感兴趣，我们就不能使用活体植物。我们可能必须回到数百万年前，才能更好地理解我们的未来可能是什么样子。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424502.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424502.htm

研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期

研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期红鳍柱颌针鱼（Strongyluranotata）"躲藏"在加勒比海库拉索岛附近的海面下。资料来源：JulietteJacquemont（该研究的共同作者）。领衔作者、荷兰皇家海洋研究所（NIOZ）的卡塔琳娜-阿尔特（KatharinaAlter）解释了为什么对已发表的有关气候变化影响的研究结果进行总结和分析至关重要："为了更好地了解气候变化对全球的总体影响，海洋生物学家会计算气候变化对所有鱼类或所有无脊椎动物物种的影响。然而，在不同的单项研究中确定的影响可能会相互抵消：例如，如果蜗牛等无脊椎动物从某种环境变化中获益，而海胆等其他无脊椎动物则从中受损，那么尽管这两种动物群体都受到了影响，但无脊椎动物受到的总体影响却被认定为零"。事实上，由于气候变化，蜗牛吃得更多，而海胆吃得更少。这两种影响都很重要，甚至会产生连带效应：海胆的食物--草皮藻会生长得更多，而腹足类的食物--海带的生长则会减少。这两种无脊椎动物摄食量的不同导致生态系统从海带为主的生态系统转变为草皮藻为主的生态系统，从而改变了生活在这个生态系统中的所有其他动物的生存环境。"阿尔特博士与来自瓦赫宁根大学以及美国、法国、阿根廷、意大利和智利的其他12个研究机构的同事一起，开发出了新的研究方法，不再将看似矛盾的结果对立起来，而是利用这两种结果来确定气候变化对动物健康的影响。在使用这种方法之前，人们已经知道海洋变暖和海水酸性增强会在三个方面对鱼类和无脊椎动物产生负面影响：它们的生存机会减少，新陈代谢加快，无脊椎动物的骨骼变弱。利用这种新方法，国际海洋研究小组发现，气候变化对鱼类和无脊椎动物的其他重要生物反应产生了负面影响：生理、繁殖、行为和身体发育。阿尔特"因为这可能会导致影响海洋生态系统结构的生态转变，我们的研究结果表明，气候变化的影响可能会比之前想象的更大"。几十年来，空气中二氧化碳含量的增加导致海水温度升高、酸性增强，预计未来这一趋势还将继续。然而，其速度和程度尚不可知。阿尔特和她的同事们计算了三种预计的二氧化碳增加情景的后果，因此也计算了海洋变暖和海洋酸化的后果：极端增加、以目前速度适度增加以及--由于可能采取的措施--减缓增加。阿尔特介绍说："我们的新方法表明，如果海洋变暖和酸化继续按照目前的轨迹发展，鱼类和无脊椎动物物种中高达100%的生物过程都将受到影响，而之前的研究方法分别只发现了所有过程中约20%和25%的变化。"此外，研究还表明，减缓大气中二氧化碳含量的措施将有助于减少生物过程的变化：在低二氧化碳情况下，无脊椎动物中50%的反应和鱼类中30%的反应将受到影响。阿尔特认为，新方法的最大好处是，人们可以更详细地了解气候变化对物种的影响。"新的计算方法权衡了与当前状态的显著偏差，无论其方向如何--是有利还是有害--都将其视为海水变暖和酸化的影响。有了我们的新方法，您就可以纳入最广泛的测量反应，并发现传统方法中被掩盖的影响。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427244.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427244.htm

研究人员推翻了30年前的气候范式 气候改变大气的能力比以前认为的要大

研究人员推翻了30年前的气候范式气候改变大气的能力比以前认为的要大至少直到今天。现在，来自哥本哈根大学的研究人员使用一种新的方法了解到，在3.85亿年前变成树木之前，在地球上居住的小型维管束植物可能发挥了比以前假设更大的作用。"一种新方法使我们能够根据植物化石计算出过去大气中的二氧化碳水平。这使我们能够了解二氧化碳水平上升时的气候变化。哥本哈根大学全球研究所的TaisW.Dahl副教授说："除其他外，第一个结果表明，二氧化碳水平的微小变化对气候的影响比以前假设的要大。"这项研究可以帮助我们了解控制地球气候的过程，例如，树木对今天气候的影响。"我们最初将该方法应用于森林出现之前的时期--研究人员一致认为该时期的特点是大气中的二氧化碳含量高。过去认为，森林的出现减少了地球上大气中的二氧化碳量。但是，我们现在已经证明，这个数字更可能是600ppm左右，而不是研究人员假设的当时地球上的4000ppm，这与我们今天接近的水平相差不远，"泰斯-W-达尔说，并补充说。"二氧化碳水平没有发生那么大的变化，这可能意味着气候对大气中二氧化碳水平的变化比以前假设的更加敏感。地球的气候敏感性是一个备受争议的话题，因为它受到各种过程的影响，如云的形成、水蒸气和洋流，它们可能会加剧温度的变化"。通过研究活体植物和古代植物化石，研究人员现在能够计算出化石活着时大气中的二氧化碳量。这种新方法使我们有可能更准确地计算出以前气候的二氧化碳水平。我们需要关注"风化作用"泰斯-W-达尔和他的同事认为树木并不像以前认为的那样善于从大气中清除二氧化碳。在树木出现之前就存在的具有浅根的维管束植物在这方面做得更有效。"我们认为原始维管束植物的出现而不是森林的出现导致了二氧化碳水平的最大降低。"泰斯-W-达尔说："这是因为维管束植物的根系很浅，与树根不同，它们不能从地面保持营养，因此需要通过矿物质的风化作用从底土吸收更多的营养。"而风化作用在理解我们如何减少大气中的二氧化碳水平方面起着关键作用。"植物从大气中清除二氧化碳有两个原因。第一个可能是我们最容易想到的，即植物本身吸收二氧化碳并将其转化为糖类。但植物也通过化学风化作用溶解岩石颗粒，从它们生活的土壤或岩石中吸收营养。在这个过程中，植物需要二氧化碳来溶解矿物质。这实际上是植物和树木在较长时间内降低二氧化碳水平的主要原因，"泰斯-W-达尔解释说。这也是树木可能不像他和他同事的前辈们过去认为的那样重要的原因。因为树木不像小型植物那样容易风化。"与树木相比，植物需要从地面的矿物质中吸收更多的营养，这就导致了更多的风化作用。树木不会移动，它们有功能良好的根系，这有助于它们抓住营养，并形成一个更封闭的系统。因此，随着时间的推移，原始植物比树木做更多的风化作用，而树木和植物主要是通过风化作用帮助从大气中清除二氧化碳，"泰斯-W-达尔解释说。这是否意味着我们应该开始种植大量的维管束植物--而不是树木和森林--以遏制大气中的二氧化碳量？并非如此。"树木是好的，因为有其他原因；生物多样性是一个原因。然后我们需要记住，解决现今气候变化的方法不是简单的更多的风化作用。需要更多的东西来对抗气候变化"。这项研究增加了我们对控制大气中二氧化碳水平的知识，以及气候对大气中温室气体数量的变化有多敏感。然后，它可以帮助我们了解自然过程如何影响二氧化碳水平。"找到解决方案是关键。但是为了找到解决方案，我们需要尽可能多地了解有可能从大气中清除二氧化碳的过程，例如植树和增加风化作用，"泰斯-W-达尔说，并补充道。"为了了解这在全球范围内是如何运作的，以及后果是什么，看一看过去地球发生重大变化时，这些机制发生了什么，而这正是这项研究的目的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342165.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342165.htm

冰河时代的发现给气候变化警报泼冷水

冰河时代的发现给气候变化警报泼冷水这幅艺术家的作品展示了西班牙北部的长毛猛犸象。这些动物生活在距今约2.1万年前的末次冰川期的欧洲和北美洲。一项新的研究利用大气中二氧化碳含量较低的那个时期的最新气候图，更好地预测了在二氧化碳上升的情况下未来的气候变暖。图片来源：MauricioAnton冰河时代研究的启示华盛顿大学领导的新研究分析了最近的冰河时期（当时北美大片地区被冰雪覆盖），以更好地理解二氧化碳与全球气温之间的关系。研究发现，虽然对未来变暖的估计大多保持不变，但绝对最坏的情况不太可能发生。今天（4月17日），《科学进展》（ScienceAdvances）杂志发表了这项开放获取的研究。"我们研究的主要贡献是缩小了对气候敏感性的估计范围，提高了我们预测未来气候变暖的能力，"第一作者、华大大气科学博士生文斯-库珀（VinceCooper）说。"通过观察远古时代温室气体水平较低时地球的寒冷程度，我们可以估算出温室气体水平较高时当前气候会变暖多少。"左图显示的是最近21000年前冰河时期的海面温度图与现代工业化前温度的对比。这一新的、更详细的分析表明，北美冰盖造成的北部海洋的强降温大大加剧了全球总降温。右图显示，在未来大气二氧化碳增加一倍的情况下，海洋表面变暖的预期显示了不同的温度变化模式，全球平均变暖的预期低于之前最坏情况的估计。资料来源：Cooper等人/《科学进展当前和未来的二氧化碳情景新论文没有改变二氧化碳增加一倍的最佳升温情景--全球平均气温上升约2摄氏度，也没有改变最可能的估计--约3摄氏度。但它将二氧化碳增加一倍的最坏情况降低了整整一度，从5摄氏度降至4摄氏度。(作为参考，目前的二氧化碳浓度为百万分之425，约为工业化前水平的1.5倍，除非排放量减少，否则本世纪末前将达到工业化前水平的两倍）。气候预测的挑战当我们的星球正朝着二氧化碳排放量翻倍的方向前进时，作者提醒说，最近几十年的情况并不能很好地预测未来全球变暖的情况。短期气候周期和大气污染的影响只是近期趋势无法可靠预测本世纪余下时间的部分原因。资深作者、华盛顿大学大气科学和海洋学副教授凯尔-阿莫尔（KyleArmour）说："最近40年全球变暖的空间模式看起来并不像我们预期的未来长期模式--最近的过去是未来全球变暖的一个糟糕的类比。"聚焦末次冰川极盛期相反，这项新研究关注的是2.1万年前的一段时期，即所谓的末次冰川极盛时期，当时地球的平均温度比现在低6摄氏度。冰芯记录显示，当时大气中的二氧化碳含量不到今天的一半，约为百万分之190。库珀说："古气候记录包括平均比当前气候温暖或寒冷得多的漫长时期，我们知道，在这些时期，冰盖和温室气体产生了巨大的气候作用力。如果我们大致知道过去的温度变化是怎样的，以及是什么导致了这些变化，那么我们就知道未来会发生什么"。包括共同作者、华盛顿大学大气科学教授格雷戈里-哈基姆（GregoryHakim）在内的研究人员创造了新的统计建模技术，可以将古气候记录同化到地球气候的计算机模型中，类似于今天的天气预报模型。其结果是绘制出更真实的前几千年气温图。反思冰河时代的降温在这项新研究中，作者将史前气候记录（包括海洋沉积物、冰芯和保存下来的花粉）与地球气候计算机模型相结合，模拟了末次冰川极盛时期的天气。当北美洲大部分地区被冰覆盖时，冰盖并不像以前的研究认为的那样，只是通过反射大陆上的夏季阳光来冷却地球。通过改变风向和洋流，冰盖还导致太平洋和大西洋北部变得特别寒冷和多云。新研究的分析表明，海洋云层的这些变化通过反射更多的阳光，加剧了冰川的全球降温效应。简而言之，这项研究表明，二氧化碳对冰河时期气温的影响比之前估计的要小。反过来说，最可怕的二氧化碳上升导致气候变暖的预测在未来几十年内也不太可能发生。阿莫尔说："这篇论文让我们能够做出更有信心的预测，因为它确实降低了未来变暖的上限，并指出最极端的情况不太可能发生。它并没有真正改变下限或平均估计值，这与所有其他证据保持一致。"参考文献"最后冰川极值模式效应降低了气候敏感性估计值"，2024年4月17日，《科学进展》。DOI:10.1126/sciadv.adk9461编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427697.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427697.htm

海洋表面二氧化碳能力的临界点可能会加速气候变化

海洋表面二氧化碳能力的临界点可能会加速气候变化下降的原因是出现了一个低碱度水的表层，阻碍了海洋吸收二氧化碳的能力。碱度是一种化学特性，它影响到二氧化碳在海水中的溶解能力。作者说，尽管由于全球努力限制温室气体排放，研究中使用的排放情景不太可能，但这些发现揭示了一个以前未知的临界点，如果被激活，将对全球变暖踩下一记重重的刹车。得克萨斯大学地球物理研究所研究员MegumiChikamoto说："我们需要考虑这些最坏的情况，以了解我们的二氧化碳排放不仅在本世纪，而且在下世纪和下下世纪可能对海洋产生的影响。"这项研究发表在《地球物理研究通讯》杂志上。2017年，墨西哥湾上空的波涛汹涌的海面。德克萨斯大学地球物理研究所领导的研究发现，未来的变暖可能引发海洋表面的化学变化，从而加速全球变暖。资料来源：杰克逊地球科学学院/Tiannong"Skyler"Dong海洋吸收了人类产生的大约三分之一的二氧化碳排放。气候模拟以前显示，海洋对二氧化碳的吸收随着时间的推移而减慢，但没有人考虑将碱度作为一种解释。为了得出结论，研究人员重新计算了450年模拟的各个部分，直到他们发现碱度是导致减缓的一个关键原因。根据研究结果，这种影响始于极端的气候变化，它使降雨量增高并减缓了洋流。这使得海洋表面覆盖着一层温暖的淡水，不容易与下面更冷、碱性更大的水混合。随着这个表层变得更加饱和，其碱度下降，其吸收二氧化碳的能力也随之下降。最终的结果是，表层成为吸收二氧化碳的障碍。这意味着更少的温室气体进入海洋，更多的温室气体被留在了大气中。这反过来又产生了更快的变暖，从而维持并加强了低碱度的表层。共同作者，德克萨斯大学地球物理研究所的附属研究员和科罗拉多大学的副教授PedroDiNezio说，这一发现有力地提醒我们，世界需要减少二氧化碳的排放以避免跨越这个和其他临界点。他说："无论是这一现象还是冰原的崩溃，在我们的未来有可能潜伏着一系列相关的危机，我们需要不惜一切代价避免。他说，下一步是要弄清楚碱性机制是否在更温和的排放情况下被触发。"共同作者、曾为政府间气候变化专门委员会2021年气候报告做出贡献的科罗拉多大学教授NikkiLovenduski说，该研究的发现将帮助科学家对未来的气候变化做出更好的预测。她说："这篇论文表明，气候变化问题可能会因为一些尚不清楚的事情而加剧。但是这项特殊的研究所揭示的海洋气候反馈机制将开辟新的研究途径，帮助我们更好地了解碳循环、过去的气候变化，也许还能为未来的问题提出解决方案。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348565.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348565.htm