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20 世纪 50 年代和 60 年代的多次核试验显著提高了地球大气中放射性碳 14 同位素的含量。碳 14 的移动随后被用来追踪大气混合和其他环境现象。
现在,伦敦帝国理工学院的气候物理学家Heather Graven和她的同事分析了 1963 年至 1967 年期间(当时没有进行重大核试验)的碳-14 水平,以估算植被吸收碳的速率。
通过关注 20 世纪 60 年代中期,研究人员能够分析当时没有新的碳 14 输入地球系统的时期的数据,而且由于碳 14 的半衰期约为 5730 年,因此衰变可以忽略不计。格雷文解释说:“放射性碳只是在空气、陆地上的植物和土壤以及海洋之间进行交换。因此,我们只需考虑有多少碳从大气中流失,有多少碳进入海洋,然后我们可以通过计算残余量来计算有多少碳进入生物圈。”
虽然最先进的计算机模型预测植物每年吸收 430 亿至 760 亿吨碳,但研究人员的研究结果表明,每年至少有 800 亿吨碳。其中绝大多数最终通过放牧、收割或需氧生物分解等过程返回大气。
随着大气中二氧化碳含量的上升,生物圈吸收了一些额外的碳。然而,格雷文说,“我们并没有真正量化碳汇”。她指出,如果碳从大气中去除得更快,碳很可能会更快地返回。“碳的周转规模更大,而且似乎比模型模拟的要快,”她说。
这可以解释为,碳储存在更小、寿命更短的枝条、叶子和树叶中的比例要高于寿命更长的“木质生物质”,如树干、树枝和大根。格雷文说,无论原因是什么,在模拟植被抵消气候变化的能力时,都需要考虑较短的储存时间。她指出:“活植被中的碳不会像我们之前估计的那样储存那么久。我们在生物圈中储存的碳比自然界中储存的碳还要多,这种想法实际上并不可行。”
“这对我们这个领域意义重大,”美国印第安纳州普渡大学的生物地球化学家丽莎·韦尔普说,她没有参与这项研究。她说,“因为测量陆地植物内外碳的隐藏通量的方法很少,所以所有的方法都很重要。”韦尔普说,目前还不清楚这对预测未来气候模型有何具体影响,但她指出,“事实上,现在所有的模型都没有真正做对的事情,这并不能让我们对它们将来会做对的事情抱有太大的信心。”