研究发现美国东部的植树造林行动有助于抵御气候变化导致的气温上升

研究发现美国东部的植树造林行动有助于抵御气候变化导致的气温上升 这项研究的主要作者、印第安纳大学的环境科学家马洛里-巴恩斯说:"这一切都是为了弄清森林能为我们的环境降温多少以及降温效果的程度。这些知识不仅对旨在缓解气候的大规模植树造林项目至关重要,而且对城市植树等举措也很关键"。这项研究发表在 AGU 期刊《地球的未来》上,该期刊发表了关于我们地球及其居民的过去、现在和未来的跨学科研究。美国东部植树造林的历史背景在欧洲殖民之前,美国东部几乎完全被温带森林覆盖。从18世纪末到20世纪初,木材采伐和农业开垦导致一些地区的森林损失超过 90%。20 世纪 30 年代,为重振森林所做的努力,加上放弃劣质农田并随后重新造林,拉开了长达近一个世纪的东部森林卷土重来的序幕。自此,这些地区的森林面积增加了约1500 万公顷。这项新研究的共同作者、印第安纳大学环境科学家金-诺维克(Kim Novick)说:"发生在美国东部的森林砍伐程度令人震惊,后果十分严重。这是一次巨大的土地覆盖变化,而且时间并不长。"蓝色显示的是"变暖洞"或异常冷却区域。资料来源:Barnes et al.在重新生长期间,全球气候变暖,整个北美的气温平均上升了0.7摄氏度(1.23华氏度)。相比之下,从 1900 年到 2000 年,东海岸和东南部降温约 0.3 摄氏度(0.5 华氏度),其中东南部降温最明显。以前的研究表明,降温可能是由气溶胶、农业活动或降水增加造成的,但其中许多因素只能解释高度局部的降温。尽管森林与降温之间的关系众所周知,但研究并未将森林作为异常、大范围降温的可能解释。巴恩斯说:"这种广泛的植树造林历史是土地覆盖的巨大变化,但人们还没有广泛研究它是如何导致美国东部出现异常的不变暖现象的,气候科学家称之为'变暖洞'。这就是我们最初着手开展这项工作的原因。"分析森林的降温效应巴恩斯、诺维克和他们的团队综合利用卫星和 58 座气象塔的数据,将森林与附近的草地和耕地进行比较,从而研究森林覆盖率的变化如何影响地表温度以及地表上方几米的空气温度。研究人员发现,如今美国东部的森林每年能使地表降温 1 到 2 摄氏度(1.8 到 3.6 华氏度)。最强烈的降温效果出现在夏季的正午时分,此时树木会将气温降低 2 至 5 摄氏度(3.6 至 9 华氏度) - 在最需要的时候提供了缓解。研究小组利用气体测量塔网络提供的数据表明,这种降温效果还延伸到了空气中,在正午时分,森林可将近地面空气温度降低 1 摄氏度(1.8 华氏度)(以前有关树木降温效果的研究主要集中在陆地温度上,而不是空气温度上)。哈德逊河谷的伐木工人资料来源:阿迪朗达克历史博物馆研究小组随后利用 398 个气象站的历史土地覆盖和每日天气数据,追踪了 1900 年至 2010 年期间森林覆盖与陆地和近地面气温之间的关系。他们发现,到20世纪末,被森林环绕的气象站要比没有植树造林的地方低1摄氏度(1.8华氏度)。300米(984英尺)以外的地点也出现了降温现象,这表明植树造林的降温效果甚至可以延伸到未植树造林的地区。其他因素,如农业灌溉的变化,也可能对研究区域产生了降温效应。作者说,20世纪美国东部的植树造林可能是造成降温异常的原因之一,但不能完全解释这种异常现象。巴恩斯说:"能够为'为什么美国东部的变暖速度与世界其他地区不相称?我们无法解释所有的降温现象,但我们认为植树造林是其中的一个重要原因。"对气候适应战略的影响由于美国东部的森林具有固碳和储碳能力,在这些地区重新造林被普遍认为是一项可行的气候减缓战略。作者指出,他们的研究表明,美国东部的重新造林也是适应气候的重要工具。然而,在不同的环境中,如白雪皑皑的北方地区,增加树木可能会产生变暖效应。在某些地方,重新造林也会影响降水、云层和其他区域范围的过程,而这些影响可能是有益的,也可能是无益的。因此,土地管理者在评估森林作为气候适应工具的效用时,必须考虑其他环境因素。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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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(Max Lloyd)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: 手机版:

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印度宣布2024年为史上最热年份 气候变化影响显著

印度宣布2024年为史上最热年份 气候变化影响显著 2025年1月2日星期四 新德里2025年1月2日电 印度宣布,2024年已成为自1901年以来最热的一年。全球范围内极端天气事件频繁发生,而气候变化被视为主要推动因素之一。 印度气象局局长马鲁蒂云杰·莫哈帕特拉在新闻发布会上表示,2024年印度陆地上空的年平均气温比1991至2020年期间的长期平均值高出0.65摄氏度,并指出,这是自有气象记录以来印度最热的一年。 联合国此前在报告中预测,2024年将在过去十年全球高温频发的基础上,成为有记录以来最热的一年。 2023年,印度经历了历史上持续时间最长的热浪,气温多次突破45摄氏度。今年5月,新德里所记录的热浪更是达到了49.2摄氏度,超越了2022年创下的首都高温纪录。

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气候变化正在改变鱼类觅食行为 可能导致物种灭绝 根据《自然-气候变化》杂志最近的一项研究,鱼类正在调整它们的捕猎和进食模式,以应对海洋温度的升高。在德国生物多样性综合研究中心(iDiv)和耶拿弗里德里希-席勒大学研究人员的领导下,研究人员发现波罗的海的鱼类会通过消耗它们最先遇到的猎物来应对温度的升高。这种觅食行为的变化导致鱼类选择数量更多、体型更小的猎物。在所有温度条件下,它们所处环境中的小型猎物包括脆星、小型甲壳类动物、蠕虫和软体动物。鱼类和许多其他消费物种一样,在气温升高时需要更多的食物,因为它们的新陈代谢也会加快。虽然更丰富的猎物能提供直接的能量来源,但这种所谓的灵活觅食行为意味着鱼类会失去机会,无法通过捕食能提供更多热量的大型猎物来满足长期的能量需求。欧洲比目鱼(Platichthys flesus)是一种坐等捕食者,也是研究数据库中的六个物种之一。图片来源:J Fredriksson,维基共享资源食物网模型计算显示,鱼类的能量需求与其实际食物摄入量之间的这种不匹配可能会导致更多的物种在气候变暖的条件下灭绝,鱼类最终会因为摄入的食物不足以满足其能量需求而饿死。该模型也可应用于其他消费物种,它表明,对于食物链中较高的物种来说,情况尤其如此。作者认为,总体而言,这种灵活的觅食行为可能会使生物群落更容易受到气候变化的影响。第一作者、iDiv 和耶拿大学的 Benoit Gauzens 解释说:"人们通常认为,物种会调整它们的觅食方式,以最大限度地消耗能量,但这些发现表明,鱼类以及其他动物可能会以意想不到的低效方式应对气候变化带来的压力"。来自鱼胃的数据研究人员分析了基尔湾六种重要商业鱼类十年来的胃内容物数据,这些鱼类的觅食策略各不相同。例如,欧洲比目鱼(Platichthys flesus)等比目鱼往往是坐等捕食者,而大西洋鳕鱼(Gadus morhua)则是更积极的觅食者。研究人员使用了波罗的海西部基尔湾六种不同鱼类胃内容物的数据库。图片来源:N-爱因斯坦,维基共享资源这些数据从 1968 年到 1978 年常年收集,有助于了解鱼类的饮食情况它们胃里的食物以及在不同温度下它们所处环境中存在的猎物。胃内容物表明,随着水域温度升高,鱼类逐渐将注意力从数量较少的猎物转移到数量较多的猎物上。莱布尼兹淡水生态与内陆渔业研究所(IGB)的合著者格雷戈尔-卡林卡特(Gregor Kalinkat)补充说:"波罗的海和其他地方的鱼类物种正面临着多种人为压力,如过度捕捞或污染。在气候变暖的情况下,更低效的猎物搜寻行为可能是导致鱼类种群无法恢复的另一个因素,而这一因素迄今为止一直被忽视。"利用这些见解,研究人员随后使用基于理论群落的数学食物网模型,计算了在不同温度下觅食行为的变化对其他物种和整个生态系统的影响。结果表明,当温度升高时,这种觅食行为的变化会导致更多的消费物种(如鱼类)灭绝。这些物种的灭绝反过来又会对群落中的其他物种产生连锁反应。"适应当地环境条件的觅食行为通常是维持生态系统高度生物多样性的关键,"高赞斯补充说。"因此,令人费解的是,在气温升高的情况下,这一点可能并不完全正确。"尽管这些发现令人震惊,但由于目前这些发现都是基于理论模型,因此其意义尚待估计。今后,研究人员希望在自然环境中检验这一机制,并研究不同的生物,看它们的觅食行为是否会出现类似或不同的变化。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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