VIMS研究海平面上升是碳储存的双刃剑

沿海生态系统是碳的天然仓库，决策者将海湾、沼泽和海滨森林视为基于自然的解决方案，以帮助应对气候变化。但这些生态系统从大气中吸收二氧化碳的能力取决于多种多样且往往相互矛盾的因素，包括沉积物供应、海岸坡度、潮差、波浪气候和海平面变化。

William & Mary 弗吉尼亚海洋科学研究所的研究人员最近在 Nature Communications上进行的一项研究使用他们新开发的计算机模型来更好地了解沿海碳储存的模式和寿命。在一项关键进展中，该研究模拟了随着海平面上升导致其边界和相对大小发生变化，碳如何在沿海生态系统中移动。以前对沿海或“蓝色”碳的研究主要集中在其在单一静态栖息地中的命运。

该团队对沼泽动力学的更现实的建模表明，海平面上升的速度是决定蓝碳是否进入长期或短期沿海水库或“汇”的关键。只有数百年或数千年的长期储存，才能帮助人类减轻气候变化的最坏影响。

在 VIMS 担任博士后研究员期间领导这项研究的 Kendall Valentine 博士说：但如果上升速度太快，沼泽地就无法跟上步伐，沼泽地系统就会崩溃，沿海碳储量就会减少。”

合著者兼 VIMS 副教授 Matt Kirwan 博士补充说：“我们的研究表明，海平面上升是沿海碳封存的双刃剑。虽然适度的海平面上升速度提高了植物的生产力和土壤中的碳保存，但海平面的快速上升改变了碳储存的位置——从相对稳定的森林到更脆弱的沼泽。”

除了 Kirwan 之外，前 VIMS 博士后研究员 Ellen Herbert 博士、前学生 David Walters、现任博士候选人 Alex Smith 和博士后研究员陈亚平博士也加入了这项研究。

研究人员以每年 1-15 毫米的海平面上升速度模拟了沿海生态系统的行为。他们的结果表明，当海平面上升速度从 2 毫米/年增加到 5 毫米/年时，碳储存量会增加一倍以上，并且在上升速度高达 10 毫米/年时继续增加。过了这个“临界点”，碳储量开始下降，因为沼泽取代了森林，沼泽向海的边缘遭受了更快的侵蚀。

该团队选择的上升率值包括现在在世界各地的地点观察到的和未来几十年的预测值。例如，2022 年东海岸测得的相对海平面上升速率从缅因州波特兰的 1.49 毫米/年到弗吉尼亚州诺福克的 5.38 毫米/年，而 10 毫米/年的基准正在以墨西哥湾沿岸的几个地点，那里的相对海平面上升速率超过 8 毫米/年。15 毫米/年是联合国政府间气候变化专门委员会预测的 2100 年全球海平面上升速度。

研究人员的发现对于通过购买碳信用额抵消温室气体排放的努力具有重要意义。管理蓝碳抵消的政策——比如管理植树和其他陆上或“绿色碳”解决方案的政策——只计算在特定生态系统中捕获的碳。这是为了避免重复计算最初在其他地方捕获的碳——比如通过内陆森林的光合作用或近海浮游植物繁殖——然后输送到海岸。该团队的建模结果表明，很大一部分沼泽碳确实起源于沼泽之外。Valentine 说：“证实了之前实地实验的结果，我们发现沼泽土壤中高达 50% 的碳是在其他地方产生的。”

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