Все более негативная тропическая вода

Природа (2023)Цитировать эту статью

4613 Доступов

110 Альтметрика

Подробности о метриках

Наземные экосистемы поглотили около 32% общих антропогенных выбросов CO2 за последние шесть десятилетий1. Однако большая неопределенность в обратной связи между земным углеродом и климатом затрудняет прогнозирование того, как наземный поглотитель углерода отреагирует на будущее изменение климата2. В межгодовых вариациях темпов роста количества CO2 в атмосфере (CGR) преобладают потоки углерода на суше и в атмосфере в тропиках, что дает возможность изучить взаимодействие углерода на суше и климата3,4,5,6. Считается, что изменения CGR в значительной степени контролируются температурой7,8,9,10, но есть также свидетельства тесной связи между наличием воды и CGR11. Здесь мы используем данные о глобальном атмосферном CO2, запасах земной воды и данных об осадках, чтобы исследовать изменения в межгодовых отношениях между климатическими условиями тропических земель и CGR в условиях меняющегося климата. Мы обнаружили, что межгодовая связь между наличием тропической воды и CGR становилась все более отрицательной в течение 1989–2018 годов по сравнению с 1960–1989 годами. Это может быть связано с пространственно-временными изменениями в аномалиях обеспеченности тропической водой, вызванными сдвигами в телесвязях Эль-Ниньо и Южного колебания, включая снижение пространственных компенсационных водных эффектов9. Мы также показываем, что большинство современных связанных моделей системы Земли и поверхности суши не воспроизводят усиливающееся взаимодействие воды и углерода. Наши результаты показывают, что доступность тропической воды все больше контролирует межгодовую изменчивость земного углеродного цикла и модулирует обратные связи между тропическим земным углеродом и климатом.

Установлено, что межгодовые вариации (IAV) темпов роста CO2 (CGR) сильно коррелируют с Эль-Ниньо/Южным колебанием (ENSO)12,13 (например, R = -0,55, P < 0,05 в ссылке 12, Pearson коэффициент корреляции), особенно с изменениями тропической температуры7,8,9 (например, R = 0,7, P <0,01 в ссылке 7), несмотря на более низкий IAV тропической температуры, чем для других мест14. Историческая чувствительность IAV CGR к тропической температуре была далее определена как ограничение наблюдений, которое может значительно снизить неопределенности в прогнозируемых тропических балансах углерода5. По сравнению с тропической температурой, одновременные тропические осадки плохо коррелируют с CGR15,16 (например, R = -0,19, P > 0,1 в ссылке 16), но было показано, что отставание тропических осадков четко объясняет IAV CGR или тропической чистой суши. поток углерода7,17 (например, R = -0,5, P <0,05 в ссылке 7), что приводит к неоднозначной роли доступности воды в контроле CGR с точки зрения процесса. Недавно запуск двух спутников-близнецов в рамках эксперимента по восстановлению гравитации и климата (GRACE) позволил напрямую измерить изменчивость запасов земной воды (WS), а последующий анализ показал, что она тесно связана с CGR11 (R = -0,85, P < 0,01). Однако в контексте изменения климата остается неясным, является ли установленная связь между климатом Земли и углеродом постоянной во времени или может меняться в зависимости от изменений климатических факторов и среднего климата.

Здесь мы исследуем изменения в межгодовых отношениях между климатическими условиями тропических земель и CGR за последние десятилетия. В дополнение к более короткой записи наблюдений спутников GRACE мы также используем недавно реконструированную долговременную переменность ЗС18. Кроме того, годовое количество осадков с лагом за 6 месяцев (LagP) может хорошо аппроксимировать совокупный тропический WS IAV и коррелировать с CGR IAV, становясь еще одним эффективным показателем доступности тропической наземной воды IAV (Методы). Это также помогает объяснить, почему отставание от осадков хорошо коррелирует с CGR в предыдущих результатах7,17.

Для всех переменных удаляется тренд в годовом масштабе путем удаления долгосрочного линейного тренда, поскольку мы фокусируемся на взаимосвязи в межгодовой изменчивости. Годы после извержений вулканов Агунг (1962 и 1963 гг.), Эль-Чичон (1982 г.) и Пинатубо (1991–1993 гг.) также исключены из анализа, чтобы избежать возмущений необычными аномалиями потока углерода19. За весь период 1960–2018 гг. CGR значимо коррелирует как с тропической температурой (RT,CGR = 0,64, P < 0,01, коэффициент корреляции Пирсона), так и с тропической WS (RWS,CGR = −0,58, P < 0,01) (рис. 1а). ). Противоположный знак в этих двух отношениях предполагает, что более жаркие (положительная температурная аномалия) и более сухие (отрицательная аномалия WS) климатические условия в целом ослабляли сток углерода на суше и, таким образом, усиливали рост CO2 в атмосфере в последние десятилетия. Существует также небольшая доля CGR, которая не соответствует общей схеме, что указывает на роль других факторов, таких как исключительные (нелинейные) антропогенные выбросы или поглощение углерода океаном.