北極的生態系統正在變得更加綠色

北極的生態系統正在變得更加綠色

研究人員開發了一種技術來更好地預測寒冷地區的植物對氣候變暖的反應

近幾十年來，科學家們已經注意到北極植物生長激增是氣候變化的徵兆。但是，如果沒有觀察到世界上最冷的地區變暖的確切時間和地點，就很難預測植被對未來變暖的反應。現在，美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)和加州大學伯克利分校的研究人員已經開發出一種新方法，可以更精確地描繪北極植被和我們的氣候的過去和未來。

在8月20日在線發表在《自然氣候變化,研究人員利用衛星拍攝的圖像在過去30年里追蹤到一個像素代表約25平方英里——低潮和流動的植物生長在北半球的寒冷的地區,比如阿拉斯加、加拿大北極地區和青藏高原。

美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，簡稱noaa)高級甚高解析度輻射計收集了這項研究所用的30年歷史衛星數據。這些數據由波士頓大學處理，託管在美國宇航局地球交換數據檔案NEX上。起初，衛星數據顯示了他們的預期——隨著北極氣候變暖，樹木和植物的生長增加。在將這些觀察結果與CMIP5(耦合模型相互比較項目第5階段)開發的最先進的氣候模型進行比較之後，他們接下來的發現讓他們大吃一驚。

他們的數據分析顯示，在30年前植物生長受到寒冷天氣限制的地球上，有16%的植被土地在今天不再主要受溫度限制，這一結果並沒有被CMIP5模型所驗證。「我們的發現表明,CMIP5的預測可能大大低估了北極的生態系統的變化,和氣候模型需要改進,以更好地了解和預測北極的未來,」第一作者特雷福基南說:教員科學家在伯克利實驗室的地球與環境科學領域和助理教授在加州大學伯克利分校環境科學、政策和管理。基南和賴利利用衛星數據建立了一個新的觀測基準，用來量化北半球日益擴大的植被面積。他們還估計，在21世紀，地球表面的植物生長將不再受寒冷天氣的限制。基南和賴利預測到2100年，北半球只有20%的植被仍然會受到幾個世紀以來的寒冷條件的限制;剩下的80%將不再經歷足夠冷的溫度，隨著早春的到來，植物將在意想不到的地方，以意想不到的程度更快地生長。

基南說:「雖然綠色環保聽起來是個好消息，因為它意味著更多的碳吸收和生物質生產，但它對寒冷生態系統的微妙平衡造成了重大破壞。」「氣溫將會足夠暖和，新物種的樹木能夠遷入，並與以前主導景觀的植被競爭。」這種植被的變化也會影響到依靠當地植被作為食物的昆蟲和動物。科學家們通過世界氣候研究計劃合作開發了CMIP5模型，以幫助世界各地的研究人員更好地理解碳排放與全球變暖之間的關係以及其他目標。IPCC(國際氣候變化專門委員會)等國際組織也使用CMIP5預測來為政策決策提供信息。基南說，雖然CMIP5模型為研究人員提供了對這個問題的廣泛概述，但它們並不總是準確地代表植物在將光線反射回大氣、將水送回大氣和吸收二氧化碳方面所起的重要作用。

「以前沒有人從這個角度研究過高緯度系統，因為它們非常複雜，但它們很重要，因為它們控制著對地球系統的多重反饋，」合著者威廉·賴利(William Riley)說，他是伯克利實驗室地球與環境科學領域的資深科學家。現在基南和萊利建立了一個標準的方法來評估氣候模型,他們計划去探索如何使用更先進的統計技術,如機器學習,如何量化土壤有機質性質、大氣二氧化碳、荒地火災、和溫度,將在21世紀影響氣候

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