Boreal permafrost thaw amplified by fire disturbance and precipitation increases
Boreal permafrost thaw amplified by fire disturbance and precipitation increases
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北方永久冻土融化因火灾干扰和降水增加而加剧
DOI：
10.1088/1748-9326/abbeb8
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发表时间：
2020
影响因子：
6.7
通讯作者：
Williams M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Williams M
永久冻土储存了大量的有机碳，如果气候变化促进解冻，这些有机碳可能会释放出来。目前，模型研究预测，北方地区的解冻主要对变暖敏感，而不是降水或植被覆盖的变化。我们评估这一结论北美寒带森林使用一个详细的过程为基础的模型参数化和验证实地测量。我们发现，土壤热制度的优势森林类型控制强烈的土壤水分，从而蒸散量和降水之间的平衡。在密集的树冠覆盖下，高蒸散量意味着降水增加30%比温度增加1 ℃引起的解冻要少。然而，对植被的干扰通过减少蒸散促进更大的解冻，这导致更潮湿，更导热的土壤。在这种受干扰的森林中，降水量的增加可以与变暖相媲美，成为解冻的直接驱动力，在目前的温度下，降水量增加30%，导致的解冻超过2 ℃的变暖。我们发现显着的非线性交互作用之间的解冻降水量增加和叶面积的损失，这是令人关注的预测更大的降水和干扰在北方森林。因此，在全球模型中纳入强大的植被水文反馈是准确预测冻土动态的关键;解冻不能被认为是由温度上升单独控制。
Permafrost soils store huge amounts of organic carbon, which could be released if climate change promotes thaw. Currently, modelling studies predict that thaw in boreal regions is mainly sensitive to warming, rather than changes in precipitation or vegetation cover. We evaluate this conclusion for North American boreal forests using a detailed process-based model parameterised and validated on field measurements. We show that soil thermal regimes for dominant forest types are controlled strongly by soil moisture and thus the balance between evapotranspiration and precipitation. Under dense canopy cover, high evapotranspiration means a 30% increase in precipitation causes less thaw than a 1 C increase in temperature. However, disturbance to vegetation promotes greater thaw through reduced evapotranspiration, which results in wetter, more thermally conductive soils. In such disturbed forests, increases in precipitation rival warming as a direct driver of thaw, with a 30% increase in precipitation at current temperatures causing more thaw than 2 C of warming. We find striking non-linear interactive effects on thaw between rising precipitation and loss of leaf area, which are of concern given projections of greater precipitation and disturbance in boreal forests. Inclusion of robust vegetation-hydrological feedbacks in global models is therefore critical for accurately predicting permafrost dynamics; thaw cannot be considered to be controlled solely by rising temperatures.
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