气候变暖驱动的老碳分解诱发多年冻土临界响应
全球变暖背景下的多年冻土融化被视为地球系统的关键临界要素之一,其封存数千年至上万年的有机碳一旦被微生物分解,将释放大量温室气体,加剧气候变暖。虽然已有研究表明热喀斯特等富冰区快速融化过程可触发不可逆碳释放,但这些认识主要来源于极端融化情景的模拟。对于更为普遍发生的渐进式多年冻土融化是否同样存在临界转变,长期缺乏直接观测证据。 决定多年冻土碳-气候反馈的核心在于三个关键过程:增暖如何改变光合碳固定、增暖如何驱动生态系统呼吸、以及最关键的—增暖在多大程度激活多年冻土老碳的分解释放。本研究假设:当变暖驱动的老碳损失的增量超过碳固定收益时,系统将跨越临界点进入不可逆的正反馈阶段。然而,由于缺乏对碳通量与地下碳动态的同步观测,上述过程长期处于“黑箱”状态;特别是气候变暖是否、以及在多大程度上触发老碳释放,仍存在很大争议。 为破解这一关键难题,实验室高寒生态变化与生态安全研究方向在青藏高原典型多年冻土区(海拔约4800m)开展了多梯度红外模拟增温实验(对照、+1°C、+2°C和+4°C)。通过持续5年的高频生态系统碳通量观测,结合不同土壤深度CO2浓度与稳定碳同位素(δ13C-CO2)监测,并辅以室内培养实验与贝叶斯同位素混合模型,实现了对不同碳源贡献的定量分离,从而首次在真实多年冻土生态系统中捕捉潜在的临界转变行为。
2026-05-07
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