青藏高原典型高寒草地碳通量观测站点图。 中科院青藏高原所 供图
记者22日从中国科学院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)获悉，该所地气作用与气候效应团队马耀明研究员等联合北京大学、成都理工大学和美国新罕布什尔大学、美国康奈尔大学等科研同行，最新合作完成的一项研究发现，在气候暖湿化的背景下，青藏高原高寒草地的碳封存能力以每年114万吨的增长速率持续增强。
这项青藏高原生态系统研究的重要成果论文，近日已在国际学术期刊《科学进展》(Science Advances)在线发表。研究团队利用1982年至2018年期间分布于青藏高原上25个通量观测站点的长期观测数据、卫星遥感和再分析数据，并通过机器学习方法，系统阐释了青藏高原高寒草地净生态系统碳交换量的时空变化模式和调控机制。
据论文共同通讯作者马耀明研究员介绍，高寒草地是青藏高原的主要植被类型，总面积约为146万平方千米，主要分为高寒草原和高寒草甸。由于海拔高、寒冷、半干旱气候、太阳辐射强烈、土壤贫瘠以及生长季短暂等原因，高寒草地生态系统非常脆弱，且对气候变化敏感。
有研究表明，近几十年来，青藏高原升温速率约为全球同期的两倍，降水也呈显著增加趋势，整体呈现出“暖湿化”。气候变暖不仅会增加植被总初级生产力、延长生长季节，还会增加生态系统呼吸量。因此，青藏高原高寒草地净生态系统碳交换量的变化存在诸多不确定性。
鉴于气候变化背景下青藏高原碳循环的重要意义，许多学者使用模型对青藏高原高寒草地净生态系统碳交换量进行评估。总的来说，这些模型在评估值的大小和空间分布上存在较大差异，其主要原因是驱动碳循环模型的参数需要大量的实测数据，但青藏高原地面观测数据稀缺且分布不均匀，导致模型结果准确性有限。
经过近5年持续研究，研究团队发现，青藏高原高寒草地空间格局为东部和东北部固碳能力较强，固碳能力向西呈阶梯状逐渐减弱。
论文第一作者、从中科院青藏高原所博士毕业的北京大学博士后王玉阳表示，在1982年至2018年期间，青藏高原高寒草地的碳封存量从2639万吨增加到7919万吨，并以每年114万吨的增长速率持续增加。高寒草原区域净生态系统碳交换量的变化趋势倾向于由降水量主导，而高寒草甸区域则倾向于由温度调控。在气候暖湿化的背景下，青藏高原高寒草地的碳封存能力在持续增强。
不过，未来随着青藏高原气温持续升高，冻土融化可能加速，碳释放量可能增加，这将会削弱高寒草地的碳封存能力。论文共同通讯作者、中科院青藏高原所陈学龙研究员指出，青藏高原高寒草地净生态系统碳交换量估算仍然存在较大的不确定性。论文作者之一、美国新罕布什尔大学肖劲锋教授认为，这项研究工作再次证明，机器学习与人工智能在地面观测数据(如涡度通量观测)的尺度扩展以及碳循环与气候的反馈研究中，能扮演重要的角色。
