自工业革命以来，陆地生态系统吸收了约三分之一的人为碳排放，对维持生物多样性和气候稳定性具有重要意义。然而，陆地生态系统面临着多种未来气候变化情景，因此亟需回答一个重要的科学问题：陆地生态系统的碳储量将在不同气候变化情景下如何变化？基于上述背景，华东师范大学生态学系夏建阳课题组基于地球系统模式（Earth system models, ESMs）的陆地碳循环模拟结果，构建了一个鲁棒性检验与不确定性溯源的分析框架，发现在未来低、中和高碳排放情景下，陆地碳储量呈现稳健升高的区域主要分布于北半球的温带和寒带森林生态系统。在不同的气候变化情景下，我国东亚季风区的生态系统碳储量呈现出稳健的增长趋势。上述成果以“Robust projections of increasing land carbonstorage in boreal and temperate forestsunder future climate change scenarios”为题，近日在Cell出版社旗下期刊One Earth上在线发表。生态与环境科学学院博士生魏宁为第一作者，导师夏建阳为通讯作者。
基于图1所示的分析框架，该研究选取了未来三种SSP（shared socio-economic pathways）碳排放情景，即未来低（SSP1-2.6）、中（SSP2-4.5）和高（SSP5-8.5）碳排放情景，对11个地球系统模式预估结果的鲁棒性和不确定性进行了量化。在全球范围内，地球系统模式预估的全球陆地碳储量在2006至2100年期间在三种SSP未来碳排放情景下持续增加（图2），且在越高水平碳排放情景下，增加的幅度越大（图2a）。
图1：量化模型集合预测陆地碳储量变化鲁棒性和不确定性的分析框架。
通过进一步运用图1中的分析框架，该研究区分了地球系统模式预估不确定性和鲁棒性的空间分布格局（图3）。在低碳排放情景下，地球系统模式对6.6%全球陆地区域的碳储量升高趋势做出了稳健的预估（图3a）。在中等水平碳排放情景（图3d）和高碳排放情景下（图3g），该比例分别下降至4.9%和2.7%。值得重视的是，地球系统模式预估的陆地碳储量变化在近60%的陆地区域是高度不确定的（图3; SSP1-2.6：54.1％; SSP2-4.5：58.2％; SSP5-8.5：58.1％）。在模型预测碳储量变化不确定性高的区域，该研究溯源了相关不确定的过程，并提供了改进模式的若干建议。
图2: 三种SSP碳排放情景下，全球陆地碳储量相对于历史状态（1985-2005年平均值）的变化情况。
图3: 陆地碳储量变化鲁棒性和不确定性预测的空间分布格局以及不同植被类群对鲁棒性和不确定性预测的相对贡献。
One Earth为Cell Press环境与生态领域旗舰刊物（IF=16.2），发表全球环境变化和可持续发展科学邻域的原创研究。该研究得到了科技部重点研发专项、国家自然科学基金委和上海市基础研究特区项目的支持。
文章链接：https://www.cell.com/one-earth/fulltext/S2590-3322(23)00549-3
第一作者魏宁博士生在美国地球物理学会（AGU）秋季年会上展示其研究结果
