地化所揭示全球土地利用對碳酸鹽巖風化碳匯的控制機理

　　碳酸鹽巖風化碳匯是全球碳循環的重要組成部分，研究碳酸鹽巖風化過程對氣候和土地利用變化的敏感性不僅有助于解決所謂的“全球遺失碳匯問題”，而且有助于揭示該地質過程在未來全球碳循環中的地位，以應對全球氣候變化。中國科學院地球化學研究所環境地球化學國家重點實驗室研究員劉再華與柏林自由大學教授Georg Kaufmann研究團隊合作，在國際期刊《自然-通訊》（Nature Communications）上發表了題為Sensitivity of the global carbonate weathering carbon-sink flux to climate and land-use changes（《全球碳酸鹽風化碳匯通量對氣候和土地利用變化的敏感性》）的研究論文，探討了全球氣候和土地利用對碳酸鹽巖風化碳匯的控制機理，并預測了未來碳匯的變化趨勢，劉再華為論文的第一通訊作者。

　　該研究通過建立基于氣候因子和人類土地利用影響的碳酸鹽巖溶蝕平衡模型，評估了歷史時期（過去50年）全球碳酸鹽巖風化碳匯強度的緯度分布(圖1)。同時基于CMIP5全球氣候模式，對未來（至本世紀末）不同全球變化情景(RCP4.5, RCP8.5)下碳酸鹽巖風化碳匯進行了總體以及空間趨勢的預測。結果表明全球碳酸鹽巖風化碳匯從1950年到2100年增加9.8%至17.1%(圖2)，其中低緯度地區(0°~30°)將是未來該碳匯增長的最顯著區域（圖3）。盡管低緯度劇烈的農業用地擴張和升溫趨勢將抑制碳酸鹽巖溶解的平衡濃度，但隨之增加的徑流將抵消這些負面影響，主導未來碳匯的增加趨勢。研究最后指出，除了傳統關注的氣候因子，土地利用也是影響碳酸鹽巖風化碳匯重要的因子，在全球碳匯評估中應該予以特別關注。總之，碳酸鹽巖風化碳匯將在未來敏感地響應全球變化，包括氣候和土地利用變化兩方面(均影響徑流)，應當被考慮到全球碳循環模型中。

　　審稿專家認為，該研究提出了一個引人注目的、直接的正演模擬框架，用于證明碳酸鹽風化對未來氣候條件的潛在變化的敏感性，同時揭示了土地利用變化對碳酸鹽風化影響的重要性。后者為人類通過土地利用調控地質碳匯以應對全球氣候變化提供了理論基礎。

　　該研究受國家自然科學基金重點項目(41430753)、國家基金委-貴州喀斯特科學研究中心聯合基金重大項目(U1612441)和中科院戰略性先導科技專項等的資助。

圖1 全球碳酸鹽巖風化碳匯通量(CCSF)隨緯度變化及其與相關影響因子的關系(徑流R控制為主)

圖2 全球碳酸鹽巖風化碳匯(CCSF)通量隨時間變化趨勢及其與相關影響因子的關系(徑流R變化控制為主)

圖3 全球碳酸鹽巖風化碳匯通量(CCSF)變化趨勢隨緯度變化及其與相關影響因子的關系(徑流R變化控制為主)