Plant Physiology Increases the Magnitude and Spread of the Transient Climate Response to CO2 in CMIP6 Earth System Models
Plant Physiology Increases the Magnitude and Spread of the Transient Climate Response to CO2 in CMIP6 Earth System Models
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植物生理学增加了 CMIP6 地球系统模型中对二氧化碳的瞬态气候响应的幅度和传播
DOI：
10.1175/jcli-d-20-0078.1
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发表时间：
2020
影响因子：
4.9
通讯作者：
Randerson, James T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zarakas, Claire M.;Swann, Abigail L.;Laguë, Marysa M.;Armour, Kyle C.;Randerson, James T.
大气中二氧化碳浓度的增加通过二氧化碳作为温室气体的作用和对植物的影响影响来影响气候。植物对大气中CO2浓度的反应有几种方式，可以改变地表能量和水通量，从而改变地表气候，包括气孔导度，水分利用和冠层叶面积的变化。这些植物生理反应已经嵌入到大多数地球系统模型中，并且有大量文献表明它们可以影响全球尺度的温度。然而，暂时变暖的生理贡献尚未在地球系统模型中进行系统评估。在这里，这一差距是解决使用耦合模式相互比较项目（CMIP）的第5和第6阶段的碳循环模拟，以隔离辐射和生理的瞬态气候响应（TCR）的贡献，这是定义为全球平均近地表空气温度的变化，在20年的窗口集中的时间CO2加倍相对于工业化前的CO2浓度。在CMIP 6模型中，生理效应对TCR贡献0.12°C（σ：0.09°C;范围：0.02°-0.29 ° C）的升温，相当于完整TCR的6.1%（σ：3.8%;范围：1.4%-13.9%）。此外，不同模型对TCR的生理贡献的变化对TCR估计值的模型间传播的贡献不成比例地大于对平均值的贡献。植物生理学对CO2强迫变暖的最大贡献-以及变暖中的模型间传播-发生在陆地上，特别是在森林地区。
Increasing concentrations of CO2in the atmosphere influence climate both through CO2’s role as a greenhouse gas and through its impact on plants. Plants respond to atmospheric CO2concentrations in several ways that can alter surface energy and water fluxes and thus surface climate, including changes in stomatal conductance, water use, and canopy leaf area. These plant physiological responses are already embedded in most Earth system models, and a robust literature demonstrates that they can affect global-scale temperature. However, the physiological contribution to transient warming has yet to be assessed systematically in Earth system models. Here this gap is addressed using carbon cycle simulations from phases 5 and 6 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) to isolate the radiative and physiological contributions to the transient climate response (TCR), which is defined as the change in globally averaged near-surface air temperature during the 20-yr window centered on the time of CO2doubling relative to preindustrial CO2concentrations. In CMIP6 models, the physiological effect contributes 0.12°C (σ: 0.09°C; range: 0.02°–0.29°C) of warming to the TCR, corresponding to 6.1% of the full TCR (σ: 3.8%; range: 1.4%–13.9%). Moreover, variation in the physiological contribution to the TCR across models contributes disproportionately more to the intermodel spread of TCR estimates than it does to the mean. The largest contribution of plant physiology to CO2-forced warming—and the intermodel spread in warming—occurs over land, especially in forested regions.
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