优秀成果展示——塔克拉玛干沙漠固碳机理及碳汇能力评估
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发布时间：2024/9/28 0:00:00
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| 成果评价编号： |
中气科成评[2023]058 |
| 评价结果： |
良好 |
| 成果名称： |
塔克拉玛干沙漠固碳机理及碳汇能力评估 |
| 完成单位： |
中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所、兰州大学、新疆兴农网信息中心、山西师范大学 |
| 成果形式： |
基础研究类-新发现 |
| 研究领域： |
基础研究 |
| 评价年份： |
2023 |
| 完成人： |
买买提艾力·买买提依明、杨帆、黄建平、何清、郑新倩、周成龙、霍文、杨兴华、王豫、马明杰、宋美琪、高佳程 |
| 成果简介： |
支撑计划：公益性气象行业专项沙漠陆面过程观测试验及参数化方案研究、国家自然科学基金塔克拉玛干沙漠大气CO2通量与土壤碳呼吸观测研究和沙漠地区人造绿地不同功能单元陆气通量定量拆分与变异研究。本研究针对当前沙漠固碳中因不同观测方法获取的CO2通量数据差异、沙漠碳汇内部驱动机制不明确及其导致的无法建立流沙CO2通量估算方案的关键问题，以塔克拉玛干沙漠为靶区，在揭示流沙碳汇机理的基础上建立同时考虑水热交互作用及土壤性质因子的流沙CO2通量经验估算方案，并评估了塔克拉玛干沙漠流沙的固碳能力及人工防护林建立的增汇作用。这深化了对沙漠固碳机理的认识，为准确评估全球沙漠的固碳总量和在碳循环中的贡献奠定了基础。
为实现“双碳”目标，未来生态碳汇将承担25%的人为碳排放中和任务。目前，不同生态系统每年固碳总和约15亿吨。针对以上“碳中和”缺口，准确评估各生态系统碳收支能力，充分挖掘其固碳潜力，已成为关系气候变化和经济社会发展平衡的重要研究方向之一。被长期忽视的沙漠生态系统可通过非光合过程封存CO2，在促进“碳中和”且减缓气候变暖中发挥积极作用。然而，沙漠碳汇仍因不同观测方法获取的CO2通量间的矛盾和沙漠碳汇内部驱动机制不明确，使沙漠碳汇经多年研究后仍存在质疑，并无法准确判断沙漠在碳循环中的贡献，更限制了对沙漠固碳增汇潜力的挖掘。本研究针对当前沙漠固碳研究存在的关键问题，在塔克拉玛干沙漠开展CO2通量观测试验，分析引发不同观测方法间矛盾的原因，并开展流沙中单个组分CO2通量贡献拆分，结合水热因子的叠加交互作用，以充分理解沙漠流沙碳汇的内部过程组合和驱动机制，建立考虑水热交互作用及土壤性质因子的流沙CO2通量经验估算方案。在此基础上，评估塔克拉玛干沙漠流沙下垫面的碳汇能力、源汇转换及对气候变化的响应。为准确评估全球沙漠的固碳总量和在碳循环中的贡献地位及缩小“碳失汇”缺口奠定基础。创新之处有：新方法：通过拆分试验、控温实验、水热协同控制试验和野外观测验证的环环相扣和相互配合，在充分了解流沙单个组分对总CO2通量贡献过程的基础上，揭示了水热因子综合影响下流沙固碳作用的驱动机制。新发现：流沙热量波动引起的含CO2土壤空气的膨胀/收缩对流沙CO2交换总量的贡献是出人意料的强烈。这一长期的隐匿过程与土壤盐/碱的化学固碳作用结合，分别主导了干燥流沙中CO2的释放和吸收过程。新方案：建立同时考虑水热作用及土壤性质因子的流沙CO2通量估算方案，深化了对沙漠固碳机制的理解，并为评估沙漠固碳总量及其对全球碳循环的贡献提供了一种方案。发现塔克拉玛干沙漠流沙每年可固定约一百万吨CO2，但随着全球变暖将减小。
作为欠发达且气候变化较为明显的西北干旱区，其山水林湖草沙多样生态系统固碳作用、能力家底不清，内在固碳机制、碳汇准确量级以及气候变化下的长期趋势仍不明确。这些基础研究的薄弱影响了干旱区对“双碳目标”的整体部署，某种程度上迟滞了其进一步发展。该研究成果首次揭示了世界第二大流动沙漠塔克拉玛干的碳汇机理，并建立同时考虑水热交互作用及土壤性质因子的流沙CO2通量估算方案。同时，创新性的评估了塔克拉玛干沙漠流沙固碳能力衰减风险及沙漠人工防护林建立的增汇作用。这既是科学研究的突破，也有助于打破人们既有的理念桎梏，对于全面认识“山水林田湖草沙”的系统生态功能作用明显。该成果为开展干旱区不同生态系统碳汇能力评估、挖掘固碳潜力和拓展碳排放空间奠定了基础，并将有效提升西北省区的碳排放空间，为荒漠占比较大省区新型工业化转型拓展空间，同时也为我国“双碳目标”实现提供基础数据支撑，让我国的环境外交赢得更多主动权。以该成果形成的咨询报告《荒漠化防治有助实现“双碳”目标》已被甘肃省委办公厅《甘肃信息息决策参考》采用，并上报中办。此外，该成果相继被多家媒体报道，并且在2023年的世界气象日对其进行科普宣传。 |
