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[转载]Nature Geoscience: 过去一千年大气CO2浓度、陆地碳库和气候之间的联系
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对此，本研究分析了从西南极洲大冰原分界线(West Antarctic Ice Sheet Divide)冰芯中重建的CO2的高分辨率碳同位素数据。作者通过使用一种双重去卷积的方法，表明在公元755年-1850年间，陆地有机碳储量的变化最能解释δ13C-CO2和CO2浓度的多年代际(multidecadal)变化。如果这段时间大量的长期碳排放来自于工业化前的人为土地利用变化，那么这些排放一定被泥炭地等天然陆地碳汇（其13C是贫化的）所抵消。
研究发现，在多年代际时间尺度上，碳循环的变化似乎与重建的区域气候的变化有关；所以，气候变异可能是控制陆地碳储量波动的一个重要因素。
在光合作用中，12C相对于13C被优先吸收到有机碳库中。
重建的高分辨率记录显示，在公元755年-950年期间，大气中的CO2和δ13C-CO2相对稳定（图1）。
在公元975年至1080年期间，大气中的CO2增加了5ppm，δ13C-CO2减少了0.08‰。随后，大气CO2慢慢减少，而δ13C-CO2慢慢增加，直到约公元1370年。
然后，大气中的CO2开始更快地减少，δ13C-CO2开始增加，但这一趋势在公元1440年左右迅速逆转，随后在公元1475-1490年间，CO2迅速增加3-4ppm，δ13C-CO2减少0.1‰。
公元1850年以前最突出的变化发生在公元1530-1620年，当时δ13C-CO2增加了0.2‰，CO2减少了6ppm。
公元1700年后，δ13C-CO2减少，CO2增加，而在工业时期开始时（约公元1850年），这一变化明显加速。
作者使用一种成熟的 "双重去卷积"技术，结合HILDA模型中得出一套陆地-大气和海洋-大气的通量历史，从而揭示了多年代际尺度的陆地有机碳变化。
陆地有机碳在公元950-1100年期间减少了20GtC，在公元1200-1750年期间增加了50GtC，叠加在公元755-1850年期间约30GtC ka-1的长期增长上（图2a）。
基于CO2和δ13C数据的陆地碳变化的评估，有助于约束影响工业化前碳循环的机制。在整个全新世时期，作为对末次冰消期的长期响应，泥炭地逐渐重新“生长”，这是大气CO2的一个重要汇（在过去的一千年中，评估范围在+30-50 GtC ka-1之间）。
而其他可能的工业化前人为CO2来源，如泥炭地排水、泥炭开采和泥炭火灾、早期使用化石燃料资源，以及可能的CO2汇，如水稻种植、水库建设或灌溉，目前还不确定，无法获得工业化前时期的定量估计。
统计模型显示，气候可以解释陆地碳储量变化的大部分（图3），但低估了公元1500年左右陆地碳的减少以及随后直到公元1700年左右的增加。新世界广泛的大流行病后的陆地碳吸收可能在这一区间发挥了作用。模型显示，在过去一千年中存在着持续和大量的自然陆地碳汇。
论文信息
标题: Links between atmospheric carbon dioxide, the land carbon reservoir and climate over the past millennium
期刊: Nature Geoscience
类型: Letter
作者: Thomas K. Bauska【Oregon State University】, Fortunat Joos【University of Bern】, ...... , & Edward J. Brook 【Oregon State University】
时间: 2015-04-27
DOI: https://doi.org/10.1038/ngeo2422
https://blog.sciencenet.cn/blog-3559456-1387257.html
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