气候变化与紫外线B辐射对北极苔原和极地荒漠生态系统的影响重要发现和扩展总结

引言 北极已成为对当前气候波动和预计的全球变暖增强的影响进行评估的重要地区.原因有以下几个方面:①在过去几十年中北极经历了大幅度的变暖过程(温度平均升高3℃,而在许多地区温度升高了4～5℃);②气候预测表明气候呈现持续变暖趋势,在2080年之前年平均气温升高4～5℃;③近期的气候变暖正在影响北极的环境和经济,这些影响还会加大,并对生活方式、文化及生态系统造成影响;④北极的变化可能会影响到地球上的其它地区.     

不确定性及建议

在北极气候影响评估(ACIA)中,一项气候及紫外线B辐射变化对北极陆地生态系统影响的评估着重强调了预期中的变暖的深远意义,尤其是变暖在未来生态系统功能、生物多样性,以及对气候的反馈方面的深远意义.然而,尽管在有些地理区域和有些学科,我们目前对气候和紫外线B辐射驱动下生态过程及生态变化的了解已算充分,但在其他区域及学科,这种了解是微弱的.即使随着北极地区研究成果的积累和新技术的引用,近来我们的预测能力已空前提高,我们目前的了解程度也还受到各种各样的不确定性的限制.这项评估是在每一种都含有不确定性的一系列方式方法,以及常常远非完整的数据集的基础上完成的.不确定性从各种方法和概念框架而来,从不可预测的意外事件、从对模型的缺乏验证、从未来温室气体排放及气候变化的一些特别情景的应用而不是预测而来.此项评估中,以减少不确定性为目的的建议比比皆是,而且涉及所有学科.然而,一再出现的主题是在北极这样人烟稀少的偏远地区,环境变化及其影响的实验、观察及监测活动达到足够的空间广度和时间长度是极其重要的.     

在物种水平上生物对气候和紫外线B辐射预期变化的响应

控制实验表明,不同物种对每个环境因子变化变量产生的响应也存在着差异.植物往往对营养元素的变化反应最为强烈,尤其是氮素的增加.夏季增温实验表明,木本植物对温度的升高表现出了积极的响应,而地衣、苔藓类植物的丰富度却因增温而降低.物种对增温的响应主要受水分有效性和雪覆盖程度控制.在气候保持湿润的情况下,伴随着夏季温度的升高,许多无脊椎动物种群的数量都有所增加.实验表明,CO2浓度和紫外线B(UV-B)辐射的增加对植物和动物影响较小,但是,一些微生物和真菌却对紫外线B辐射的增加非常敏感,甚至可能会因此产生一些诱导突变而引起流行传染病的爆发.苔原土壤的加温、CO2浓度的升高以及矿物质营养的改善一般都会增加微生物的活动.在温带气候中,藻类往往比蓝藻细菌更占优势.冬季结冰-解冻过程的增加会导致冻壳的形成,从而会大大降低许多陆生动物的冬季存活率,改变这些动物群体的动态过程.厚的积雪会使驯鹿等植食性动物很难采食到雪下的草类植物,同时也不利于其逃避食肉动物的追捕.而无雪期的提前到来则可能会加速植物的生长.物种对气候变化的响应最初可能出现在亚种这一水平上一个具有很高遗传/群系多样性的北极植物或动物物种,演化历史已经使其具有一种适应不同环境条件的能力,这将使它们能够很快适应未来的环境变化.本土知识(IK)、航空照片和卫星图像表明一些物种的分布已经发生了变化北极植被更加趋向灌木化,而且生长也更加旺盛；北极驯鹿的分布范围最近也发生了变化；一些原来在树线以南区域活动的害虫和鸟类也在北极被发现.与此相对应,大多数在北极地区进行繁殖鸟类的数量却都在下降.根据一些模型的预测,随着气候的变暖,苔原带鸟类的数量将会大幅度地下降.据物种-气候响应模型预测,由于受到气候变暖的影响,北极地区现有物种在未来的潜在分布范围都将大大缩小和向北退缩,而一些无脊椎动物和微生物则很可能会迅速向北扩展到北极地区.     

近期全球变暖:使用过于短期温度观测记录造成的人为假象?

引言 虽然在过去几十年里,人们非常关注温室效应强度,但却很少研究它所涉及的变化过程的真实性.在气候变暖预测的基础上制定规划已是很普遍的事情.对未来的这种假定式预测被在许多场合下所重复,而且在近期"北极变暖的影响"[1]报告的许多陈述中都有所反映.因为预测北极地区的变化将最强烈和最为显著,并且大气中CO2浓度的升高可能导致不良的环境影响[2],所以北极变暖已成为一个重要的问题.     

近期和长远时段内北极生态系统功能受到的影响

长期以来,就营养物质和碳循环而言,北极生态系统降低了初级生产力；能量,水和温室气体交换的水平已引起了局部和区域性的小幅度降温.大气CO2中的碳沉积在广袤而寒冷的有机土壤中,冰雪覆盖的低矮植被产生高的反射率,都影响了局部气候.然而,北极生态系统功能的许多方面都对气候变化及其产生的生物多样性影响敏感.当前的北极气候导致了低的有机物质分解速率,因此,尽管有机物和元素输入量较低,但北极生态系统还是趋向于积累有机物和元素,土壤中氮和磷等可利用元素结果成为促进碳固定以及生物量和有机物进一步积累的关键性限制因素.气候变暖可能增加特别是土壤中的碳和元素的周转,起初可能导致元素的丢失,但最后会慢慢的恢复.在北极生态系统中,单个物种和物种多样性已经明显地影响了元素的输入和滞留,另一方面,从长远来看,尽管CO2和紫外线增加对植物组织化学、分解和氮固定的影响可能变得重要,但对整个生态系统来说,影响可能很小.碳循环的示踪气体主要形式是CO2和CH4,大多数碳以CO2的形式损失,这些CO2是由植物和土壤生物产生.来自潮湿苔原生态系统以CH4形式释放的碳大约是CO2形式的5％,而且在没有任何其他变化的情况下,对变暖作出响应.冬天过程和植物类型也影响CH4释放和能量在生物圈和大气之间的交换,因为反射率从冬末到夏天存在很大的变化,在冬末,雪反射了入射的大部分光线,在夏天,生态系统吸收了入射的大部分光线,所以在所有的陆地生态系统中,北极生态系统在能量交换方面表现出巨大的季节性变化.植被深刻地影响北极生态系统水和能量交换.在冰雪覆盖期间,反射率从苔原、森林苔原、落叶林、常绿林依次降低.灌木和树增加了雪的深度,反过来又使冬天的土壤温度增加,因此,由气候变化而引起的未来植被方面的变化很可能深远地改变区域的气候.     

IPCC第一工作组评估报告分析及建议

2021年8月6日,政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组第六次评估报告(AR6)发布,针对气候系统变化科学领域最新研究进展和成果进行了全面、系统的评估. AR6以更强有力的证据进一步确定了近百年全球气候变暖的客观事实,人类活动对气候变暖影响的信号更为清晰. 本文总结了历次IPCC评估报告,并从气候现状、未来可能的气候状态、风险评估和区域适应气候变化信息以及减缓未来气候变化4个方面对AR6进行系统梳理. 结果表明:人类活动产生的温室气体对大气、海洋、冰冻圈和生物圈的影响前所未有,引发了全球许多地区的极端天气和气候极端事件. 未来若温室气体排放没有显著减少,到2100年全球地表温度将至少升高2.1 ℃;如若人类影响得到有效改善,在最低排放情景(SSP1-1.9)中,2055年将变为负碳,到21世纪末气温开始再次下降. 减少CH₄等其他污染物可以为全球气候治理争取时间,并改善空气质量. 建议中国应对气候变化应加强基础科学研究,聚焦模式开发和应用及与各工作组之间的衔接,加快短寿命气候强迫(SLCFs)与温室气体协同控制研究,强化应对气候变化政策措施的科技支撑等.      

世界自然基金会启动 促进京都议定书生效

世界自然基金会 (日本 )的一份最新报告表明 ,全球气候变暖威胁着许多地球上最宝贵的生态区域。该报告首次特别提出了未来数十年内 ,气候变暖对那些具有生物多样性和生态独特性区域的影响 ,而这些区域被誉为自然界“皇冠上的宝石”。该报告调查了 1 1 3个陆地区域 ,发现从热带地区到南北极地 ,很多地区都面临着气候变化带来的危害 ,尤其是下列地区影响尤为明显 :加拿大的北极冻土带 ,阿根廷、玻利维亚和智利三国间干燥的安第斯中部山间高原 ;乌拉尔山、蒙古和俄罗斯间的多伦干旱草原 ,印度东北部的特拉都艾大草原 ,澳大利亚以及南非的芬玻斯…     

北极熊很可能在本世纪末灭绝

近日一份介绍温室气体排放对北极影响的报告《北极气候变化影响评估》日前面世。该报告是迄今为止最为全面的介绍温室气体对北极毁灭性影响的文献。报告指出，全球各国如不能尽快实施减排二氧化碳的计划，不久的将来将会出现更加严重的后果。     

应对气候变化与发展低碳经济：企业的挑战与机遇

一场划时代的低碳变革 以斯特恩报告和联合国气候变化专门委员会(IPCC)评估报告为代表,科学研究向国际社会传递着有关气候变化问题的信息,即气候变暖是勿庸置疑的,并且很可能(90%以上的可能性)是由于观测到的人为排放的温室气体浓度增加所致.     

北极4个亚区的影响分析

在评价北极陆地生态系统影响时,人们常常强调物种和生态系统对环境变化响应的地理变化,这种变化往往与气候、生物多样性、植被带、生态系统结构和功能的南-北梯度相关联,可是,环境、生态系统的功能和结构上,以及环境史和当前气候变化的明显东-西变化显然也很重要.尽管一些地方变得温暖,但另一些地方却降温了,海洋、群岛和山脉等地理屏障的东西差异过去也对物种和植被带响应气候变化而改变分布区的能力产生了很大影响,同时,这些地理屏障为种群遗传分化和生物多样性热点区的形成提供了必要的隔离条件,这些屏障在未来气候变暖时,也将影响物种重新分布的能力.为了说明这种东西向的变化,同时也避免过分笼统或过于专业化,基于大尺度的天气和气候形成因素,北极气候影响评价项目确定了4个主要亚区.通过模拟与4个北极气候影响评价亚区有关的主要信息,导致物种分布区发生改变的地理屏障,特别是大陆的分布和海洋产生的隔离,明显会影响植被带的向北移动.对植被区向北移动的地理限制或者促进将影响将来碳的贮存和释放,以及生物圈与大气之间水和能量的交换.此外,气候变化使受威胁物种数量在各个亚区之间差别很大(白令海地区别尤其是热点),各个植被亚区重新分布的能力差异将影响每个区的生物多样性.总而言之,亚区分析表明,在整个北极地区水平上概括生态系统结构和功能的反应、物种的丧失,以及生物圈对气候系统的反馈的趋势是困难的,说明需要对北极陆地生态系统对于气候变化响应的空间变化性有深刻的认识.