英国皇家学会：2021年碳循环报告深刻了解碳气候反馈减少未来风险（11页）.pdf

1、气候变化：科学与解决方案碳循环 1气候变化：科学与解决方案|简报 7碳循环：深刻了解碳气候反馈，减少未来风险概要碳遍布于地球各个角落，所有的生物体内、土壤中、海洋中、大气中，均存在碳。岩石和化石中也储存着碳。碳在这些储层之间不断流动，各个储层之间又通过各种过程相互连接。于是便形成了碳循环。人类活动排放到大气中的二氧化碳(CO2)有一半以上均被自然碳储层（又称“碳汇”）吸收，因此，这在很大程度上抑制了气候变化。然而，我们继续步入了一个前所未有的 CO2 排放时代，在此过程中，我们正在破坏碳循环，而这可能会对我们的气候造成严重后果。对于缩小我们对地球系统的认识差距，以及更加准确地预测 CO2 排放

2、对全球气温的影响而言，碳循环研究均可谓至关重要。虽然，人类已对推动碳流动的基本过程有所了解，但仍然存在一些不确定性，尤其是变化幅度方面。了解碳气候反馈过程，也就是气候变化对碳循环的影响，从而进一步改变气候，意义十分重大，因为这些过程是气候变化预测中最大的不确定性来源之一。尽可能加快减少 CO2 排放，便可将与大规模碳气候反馈相关的风险降至 最低。思路 大自然的碳循环可以吸收人类活动排放的一半以上的碳，从而缓解气候变化及其影响，但很难保持如此大规模的吸收。碳汇的未来将取决于大气中 CO2 的水平及其上升或下降的速度，还取决于气候变化的影响，此外还可能取决于人类的直接干预。保护碳汇，尤其是森林，对

3、于其功能的保持至关重要。碳气候反馈预计会放大气候变化及其影响，在高碳排放的未来产生最大而且最不确定的影响。对于实现净零排放而言，实施人类干预增强自然碳汇可谓至关重要，具体包括可持续造林、重新造林、农业土壤管理和泥炭地重建。提高对碳循环了解的研究内容应包括：利用现场和卫星数据对大气、陆地和海洋进行连续观测监测；深入了解碳汇的潜在不稳定性，以及开发更加全面地反映碳循环复杂性的模型。加大工作力度，争取到 2030 年将全球排放量减半，并在之后继续大幅减排，将与碳循环不确定性相关的风险降至最低。2 气候变化：科学与解决方案碳循环1.气候变化与碳循环1.1 碳循环的重要意义 碳循环的过程从根本上来讲与我

4、们星球的气候密切相关。碳在大气、海洋和陆地储层之间不断循环。在人类扰乱环境之前，自然过程（例如有机物分解）排放的碳与所吸收的碳（例如植被生长）大致相等，因此，自一万年前最后一次冰期结束以来，大气中的 CO2 浓度一直相对稳定。这样也有助于确保地表空气温度保持相对稳定。然而，碳循环与全球气候之间的平衡十分脆弱，很容易便会被打破。地球历史上的冷暖期已经表明，由地球轴向倾斜和绕太阳轨道的变化引发的冰川作用等自然扰动可能会破坏碳循环，改变大气和其他储层中的 CO2 水平，对地球气候产生影响。这种自然波动表明，碳循环的功能十分复杂而且会对气候系统产生影响。人为或人类产生的排放迅速增加了大气中 CO2 的

5、浓度，使其达到了过去 300 万年间前所未有的浓度。其中一些排放能被自然碳循环吸收，但碳循环已遭到破坏，超出了自然波动的范围。因此，为了预测未来的气候变化，有必要加深对碳循环的了解。1.2 自然碳循环地球本身就具有一种活跃的自然碳循环，犹如一个有生命的有机体吸入和呼出碳。在人类燃烧化石燃料、砍伐森林以及对土地进行其他使用（统称为“人为干扰”），从而大规模释放 CO2 之前，大气储层储存了大约 2.2 万亿吨 CO2(2200 GtCO2)。每年，陆地上的树木和其他植被通过光合作用可吸收掉大气中大约 400 GtCO2，而植物和土壤呼吸释放回大气中的二氧化碳量与此相近。在海洋中，大气与地表水之间

6、的交换量每年大约有 330 GtCO2，高纬度地区的冷水则可吸收更多的 CO2，部分 CO2 被排放到热带海洋中，海洋中富含碳的深水通过海水上涌到达地表1。在工业革命（始于 1750 年左右）之前的 80 万年间，冰芯数据显示，大气中的 CO2 浓度一直保持在大约 300 百万分率(ppm)以下，在冰期-间冰期旋回期间，CO2 浓度上下波动。工业革命之前的几个世纪里，CO2 浓度约为 270 280ppm2。虽然在工业化之前，人类通过火灾和清理土地排放出了一些 CO2，但排放量非常小；直到工业革命之后，人为排放才开始对碳循环产生严重破坏。在工业革命（始于 1750 年左右）之前的 80 万年间