zwxjxyu的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/zwxjxyu

博文

SEL: 土壤和土壤CO2对温室效应的直接作用

已有 1070 次阅读 2020-7-18 20:28 |系统分类:科研笔记| 温室效应, 土壤, 土壤CO2

     大气CO2浓度的持续升高被认为是全球变暖的主要驱动力之一。但是,大气的低热容量和对流过程使大气本身难以持留大量的热量。土壤的热容量和CO2浓度都远高于大气,土壤和土壤CO2对温室效应的直接影响值得关注。张卫信等在Soil Ecology Letters发表的文章,通过野外控制实验探究了不同浓度(309-16900 ppm)的CO2气体在地表大气和土壤(10 cm以下)中对气体温度的影响,并比较了地表大气、土壤和土壤气体等的温度变化规律。结果表明(图1,图2):1)土壤CO2浓度对土壤气体温度有明显的调控作用,当土壤CO2浓度在7500 ppm左右时土壤气体的温度最高;2)土壤气体温度峰值出现的时间比地表大气温度峰值出现时间滞后约400 min,且土壤和土壤气体温度的日变幅远低于地表大气温度的日变幅;3)含过高浓度CO2(如16900 ppm)的地表大气和土壤气体的温度均明显回落。 

  

1. CO2浓度对地表大气气体温度(ATatm)的影响

 

2. CO2浓度对土壤气体温度(ATsoil)的影响

 

可见,CO2对气体温度的影响取决于其吸热和放热作用的相对大小,CO2气体本身仅仅是吸热-放热”的媒介;而土壤则是陆地系统中热量的储存库;只有当大气CO2的吸热过程与土壤的储热过程相匹配的时候,温室效应才会显现;而两者的匹配程度,则将影响温室效应的强弱。并且,热量在土壤固相-液相-气相组分的复杂传递和交换过程,大大延长了热量在土壤中的持留时间。大气CO2的每一个吸热-放热”循环都将导致一部分热量从地球散失。假设地球陆地全是岩石,则大气吸收的热量无法被地球有效持留,热量丧失很快(图3A)。相反,地球陆地表层土壤和土壤CO2可吸收大量的热量并迟滞热量向地表的释放,进而减少一个昼夜循环中向地球大气外层空间的热量丧失总量(图3B)。

3. 土壤和土壤CO2对温室效应的直接影响概念图

总之,该研究认为土壤和土壤CO2在温室效应中的直接作用和大气CO2一样不可或缺。自工业革命以来,在大气CO2浓度上升的同时也伴随着剧烈的土地利用变化,大量的自然植被被开垦,大量的地表土壤被水泥等建筑物取代。这些变化深刻地影响着原有的土壤(包括土壤CO2浓度)特性,改变了地表热量平衡,进而影响了地球的温室效应。所以,探究人类活动影响下的土壤对温室效应的直接影响,是理解和应对全球变化的重要切入点。


Zhang et al., 2020. An ignored key link in greenhouse effect: Soil and soil CO2 slow heat loss. Soil Ecology Letters, doi:10.1007/s42832-020-0047-1论文链接:http://journal.hep.com.cn/sel



https://wap.sciencenet.cn/blog-443917-1242570.html

上一篇:SEL土壤动物多样性和生态功能专刊,欢迎投稿!
下一篇:量化土壤有机质变化:“零点”土壤参照系的提出

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-8-2 21:21

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部