全球陆地生态系统通过光合作用每年吸收近1/4人类活动排放的CO2，在减缓全球变暖中发挥了关键作用。然而，随着全球范围内极端高温事件频率和强度的持续增加，陆地生态系统的CO2吸收能力受到了极大挑战。目前研究大多集中在持续时间较长的单一极端事件或单一地区的定量评估工作，缺乏对全球范围内极端高温事件的长期趋势对陆地生态系统吸碳与排碳等环节，以及高温极端条件下水热条件转变对陆地生态系统碳汇能力影响的全面揭示。
针对上述问题，中国科学院新疆生态与地理研究所土地变化与生态模拟科研团队结合大气反演模型、地球系统模式、机器学习模型模拟的碳通量数据以及全球气象站点及再分析网格数据系统评估了近40年全球极端高温事件的演变规律，解析了极端高温事件对陆地生态系统碳汇能力的影响，探讨了吸碳与排碳环节以及水热条件变化对陆地生态系统固碳能力的影响机制。
研究结果表明，全球极端高温事件不仅变得更频繁，强度也在增加，以0.82天/年和0.023°C/年的频率及强度增长，这显著减弱了全球陆地生态系统固碳能力。其中热带地区影响最为明显，贡献约占81 ± 48%。相较于极端高温事件的频率，极端高温事件的强度对陆地生态系统固碳能力的减弱作用更强。这主要由总初级生产力吸碳能力下降幅度远大于陆地生态系统呼吸作用排碳能力的下降幅度引起。同时,高温事件期间陆地碳汇能力的减弱主要由温度或土壤水分调控向大气干旱调控的转变所驱动。此外，研究发现当前地球系统模式尚不能有效模拟植被对极端高温事件的响应关系，存在高估二氧化碳吸收能力的误差，亟需加强地球系统模式在植被-极端高温互馈关系方面的模拟能力。随着未来极端高温事件频率与强度的持续增强，陆地生态系统对人类活动排放CO2的吸收比例可能进一步失衡，这将给未来实现气候目标带来更大挑战。因此，在气候预测中，应当更加关注高温极端事件强度的演变趋势。该研究成果为国家“双碳”战略的实施提供了重要科学参考。
以上研究成果以“Weakening of global terrestrial carbon sequestration capacity under increasing intensity of warm extremes”为题发表在《Nature Ecology & Evolution》。中国科学院新疆生态与地理研究所为第一贡献单位，袁秀亮研究员为论文第一作者，罗格平研究员和袁秀亮研究员为共同通讯作者。该研究得到国家引才计划、国家自然科学基金项目的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41559-024-02576-5
图1 近40年全球极端高温事件频率及强度时空变化
图2 极端高温事件对净生态系统碳交换量的影响
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