“理解在厄爾尼諾影響下這些區(qū)域碳循環(huán)的變化,將有助于科學(xué)家改進(jìn)碳循環(huán)模型,也能讓我們?cè)谖磥碛龅筋愃魄闆r時(shí)更好地預(yù)測(cè)地球可能的響應(yīng),“JPL的OCO-2項(xiàng)目副科學(xué)家Annmarie Eldering說,“團(tuán)隊(duì)的研究表明,如果未來氣候造成更多或更久的干旱情況,就像上一次厄爾尼諾那樣,可能會(huì)有更多二氧化碳留存在大氣中,導(dǎo)致地球進(jìn)一步變暖?!?/div>
盡管三個(gè)熱帶區(qū)域向大氣中排放的二氧化碳量大致相當(dāng),團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾所導(dǎo)致的氣溫與降雨量的變化在各個(gè)區(qū)域卻各有不同,同時(shí)自然碳循環(huán)的響應(yīng)也不一樣。因而,Liu將OCO-2的數(shù)據(jù)和其他衛(wèi)星的數(shù)據(jù)結(jié)合起來,來理解導(dǎo)致每個(gè)熱帶區(qū)域不同反應(yīng)的自然過程。
在熱帶南美洲東部及東南部,包括亞馬遜雨林,厄爾尼諾所帶來的嚴(yán)重干旱使得2015年成為過去30年中最干燥的一年。氣溫也高于往常。這樣一個(gè)更干燥更炎熱的環(huán)境使得植被生存受到挑戰(zhàn),也降低了光合作用,這意味著樹木和植物從大氣中吸收的碳減少了。結(jié)果就是釋放到大氣中的碳含量出現(xiàn)凈增。
相比之下,結(jié)合衛(wèi)星數(shù)據(jù)和雨量計(jì)數(shù)據(jù)的降水分析結(jié)果看,熱帶非洲的降雨量處于正常水平,但是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的氣溫卻高于正常水平。更多死去的樹木和植被腐爛分解,導(dǎo)致更多碳被釋放到大氣中。與此同時(shí),亞洲熱帶區(qū)域則面臨過去30年中第二干燥的一年,增加的碳排放主要來自于印度尼西亞,根據(jù)衛(wèi)星測(cè)量顯示,其主要原因則是燃煤增加和森林大火。
“我們知道厄爾尼諾是眾多變量中的一個(gè),但是直到目前為止我們?nèi)圆恢涝谶@些區(qū)域范圍內(nèi),最重要的過程有哪些,”“ Eldering說,OCO-2的地理覆蓋率和數(shù)據(jù)密度支持我們單獨(dú)地研究每一個(gè)區(qū)域?!?/div>
Scott Denning是科羅拉多州立大學(xué)柯林斯堡分校(Colorado State University in Fort Collins)大氣科學(xué)專業(yè)的教授,同時(shí)也是OCO-2科學(xué)團(tuán)隊(duì)的一員,但他并未參與上述研究。Denning表示,盡管近幾十年來科學(xué)家已了解到厄爾尼諾對(duì)熱帶雨林的生產(chǎn)力及由此對(duì)大氣二氧化碳的凈貢獻(xiàn)有所影響,但是研究人員很少能夠直接觀測(cè)這些影響。
“OCO-2為我們提供了兩個(gè)革命性的新方法去理解干旱與高溫對(duì)熱帶雨林的影響:每天幾千次直接測(cè)量這些地區(qū)的二氧化碳數(shù)值,以及通過探測(cè)樹木中葉綠素的熒光效應(yīng)來檢測(cè)光合作用率。”Denning說,利用這些數(shù)據(jù),我們能夠驗(yàn)證我們對(duì)于熱帶雨林的響應(yīng)是否有可能造成氣候惡化的理解。”
地球大氣中二氧化碳濃度一直在不斷變化。它會(huì)隨著季節(jié)變遷,植物的生長與死亡而變化,在冬季濃度會(huì)相對(duì)偏高,在夏季則偏低。從工業(yè)革命的起點(diǎn),19世紀(jì)初期開始,大氣中二氧化碳的濃度年均值逐年遞增。在此之前,地球大氣中以二氧化碳的形式存在著約5950億噸的碳。目前這個(gè)數(shù)字是8500億噸。
大氣中二氧化碳的年增量和季節(jié)性循環(huán)的量級(jí)都是由地球上大氣、海洋和陸地之間精妙的平衡決定的。每年,海洋,植物和樹木吸收并釋放二氧化碳。人類活動(dòng)所排放的二氧化碳也逐年改變。一般來說,陸地與海洋能吸收半數(shù)人類活動(dòng)排放的二氧化碳,另一半則會(huì)導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度的增加。盡管大自然控制著二氧化碳在大氣、海洋和陸地之間的交換,每年的情況仍不盡相同。某些年份中,自然過程僅能吸收20%人類活動(dòng)的排放,在其他時(shí)間,則高達(dá)80%。
OCO-2于2014年發(fā)射升空,它能收集全球范圍內(nèi)大氣二氧化碳的數(shù)據(jù),從分辨率、準(zhǔn)確率和覆蓋范圍等維度,幫助我們理解這一重要的溫室氣體,也是由人類產(chǎn)生的導(dǎo)致氣候變化的主要因素,如何在地球系統(tǒng)內(nèi)局地移動(dòng),以及如何隨著時(shí)間變化。從太空中的有利位置,OCO-2可以每天在全球范圍內(nèi)進(jìn)行約10萬次大氣二氧化碳相關(guān)的觀測(cè)。
與Liu的研究相關(guān)的機(jī)構(gòu)包括JPL;位于科羅拉多州博爾德的國家大氣研究中心(the National Center for Atmospheric Research in Boulder,Colorado);多倫多大學(xué)(the University of Toronto);科羅拉多州立大學(xué)(Colorado State University);加州帕薩迪納的加州理工學(xué)院(Caltech in Pasadena,California);和,亞利桑那州立大學(xué)坦佩分校(Arizona State University in Tempe)。
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