极端干旱如何削弱树木吸收碳的能力

极端干旱如何削弱树木吸收碳的能力 严重的干旱造成了美国西部松树林中广泛的树皮甲虫损害和树木死亡。 美国农业部CC BY-ND

树木内部存在一个谜团,沿海城市的命运可能受到气候变化带来的海平面上升的威胁。 每年,地球的森林约占 四分之一 人类排放的二氧化碳,有效地减缓了全球变暖的速度和严重程度。 他们将大部分碳锁定在茎中,并保留了几个世纪。 他们为人类提供的这项服务价值约1万亿美元 每年.

但是,不能保证在未来的几十年里,全球的树木都会继续这样做。 气候变化加剧了干旱,大规模的野火和昆虫的爆发,所有这些都减慢了树木的生长,杀死树木并将碳释放回大气中。

因此,科学家争相回答的价值一万亿美元的问题是–气候变化中树木的命运是什么?

在对干旱对树木的影响进行的研究中,我和我的同事关注了这个问题的一个方面,特别是干旱对树木的影响。 我们的分析表明,森林没有像科学家所想的那样从极端干旱中反弹-这一发现可能会导致建立更好的森林吸收碳排放量的模型。

阅读树的历史

当前,在预测树木的命运时,我们基本上处于盲目状态。 我们最好的预测工具–基于植物生理和气候的数学模型– 完全不同意 关于森林的未来。

一些研究表明,树木在整个世纪末都像疯了一样继续生长并吸收碳。 但是,在其他国家,干旱,温度和其他生态系统干扰会抑制树木生长并杀死许多树木,并且生态系统开始失去碳,迅速加快了气候变化的速度和严重程度。 更糟糕的是,通常认为这些模型无法准确模拟 干旱对森林的影响.

为了揭开这个谜团的一部分,我们转向了年轮。 北半球的大多数树木会长出年轮,这些年轮像书上的纸一样围绕茎干分层,成为一棵树的一生中的过去。

数十年来,科学家们知道在干旱期间树木生长会更慢。 但是我们想知道一个简单问题的答案:干旱后会发生什么? 树木是否会恢复并继续生长,并吸收大气中的碳? 或者,即使在干旱结束后,干旱期间遭受的破坏还会使其生长缓慢吗?

因为气候变化将导致更频繁,更严重的干旱 世界许多地区,干旱后森林的恢复对于确定森林是否继续吸收二氧化碳和减缓全球变暖至关重要。

干旱宿醉

我们使用了一个在线的,公开可用的数据库,其中包含来自全球数千个森林站点的年轮,其中大多数测量值来自北美,欧洲和俄罗斯部分地区。 在符合我们标准的约1,300个森林站点中,我们搜索了历史气候数据,以了解何时以及何地发生了严重干旱。 然后,我们查看了干旱结束后幸存的树木的生长情况。

我们发现令人吃惊。 平均而言,在严重干旱之后,森林需要两到四年才能恢复以前的生长速度。 这种干旱的“遗留效应”在美国西南部等干旱森林和松树物种中最为严重。 此外,承受最大风险的树种(即那些在干旱期间继续大量饮水的树种)也具有最大的遗留影响。

如果没有在单个森林中进行更详细的研究,我们将无法确切确定为什么干旱后树木生长会更慢的原因,但是我们确实有一些迹象。

最有希望的发现是,在干旱期间冒险的树种恢复得最慢。 有些树种,例如颤抖的白杨树,在干旱期间会继续使用水并维持光合作用,但它们有可能损害其水运系统,甚至导致死亡。 此策略在潮湿或中度干旱时可能是有利的,可以帮助他们远离邻居并获得更多光照。 但是在严重干旱中,这种策略可能适得其反。 实际上,在我们之前对白杨树的研究中,我们发现了许多干旱造成的木材破坏,这些破坏持续存在 十年左右.

当我们查看当前的数学模型时,我们发现所有这些模型都像对待电灯开关一样对待干旱。 当树木受到干旱胁迫时,它们的生长会更加缓慢。 但是,当干旱减轻后,这些模型假设开关又重新打开,它们可以立即完美地恢复生长。

这表明这些模型可能缺少准确模拟干旱对森林影响的几个关键过程。 因此,他们可能高估了多少树木可以帮助减缓气候变化。

大气中的千兆吨碳

这种影响有多大? 在有和没有这些干旱遗留影响的情况下,我们对半干旱森林的碳吸收量进行了一些简单的计算。 我们发现,一个世纪以来,由于干旱的遗留效应,半干旱森林的碳存储量减少了1.6千兆吨,约占干旱的25% 美国年度碳排放量。 这肯定是一个非常保守的估计,因为它只考虑一个区域或生物群落中的一个植物群落。

但是,还有许多主要问题。 首先,这些干旱的遗留影响是否发生在热带森林中,热带森林是所有森林中最强的碳汇? 许多热带树种的年轮不一致,这使树轮分析具有挑战性,但是一些研究小组最近成功地测量了树木的年轮。 一些热带物种.

第二,全球不同地区和生态系统中树木死亡率对干旱的敏感性如何? 事实证明,树木死亡率难以研究,理解和预测,而且社区正竞相解决这些问题。

第三,我们如何改善预测模型以更好地模拟干旱? 在其他研究中,我和我的同事正在尝试通过增加干旱风险机制来改善这些植被模型,这些机制会以危险的用水策略伤害并杀死树木。

最终,我们越早,更积极地解决人为造成的气候变化,全球森林面临的风险就越低。

我们的研究将一小束光线照进了树木中心的秘密,时光倒流,使我们能够了解未来。 但是,这些雄伟的生物内部仍刻有更多谜团,我们迫切需要解开这些谜团。

关于作者谈话

安德列格·威廉William RL Anderegg是普林斯顿大学普林斯顿环境研究所的博士后研究员。 他的研究围绕生态系统和气候变化的交汇点进行。 我获得了博士学位 来自斯坦福大学生物系。

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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