不同结构模型比较评估气候变化下加州森林碳汇向碳源转变风险

《Carbon Balance and Management》：Different models, similar outcomes: projected loss of forest carbon in California under climate change

　　

摘要

气候条件的变化和干扰制度的改变正在重塑全球生态系统，对森林碳动态产生深远影响。由于加利福尼亚州的森林代表着巨大的碳汇，理解气候变化驱动的干扰将如何改变其储存和封存碳的能力，对于实现该州的减排和适应目标至关重要。本文比较了两个结构迥异的地景植被模型——一种状态与转换模型"土地利用和碳情景模拟器"（LUCAS）和一种机理型"第二代地景干扰与演替模型"（LANDIS-II），以评估在共享气候情景和现有管理措施延续的条件下森林碳动态的预测。由于模型结构会对预测结果产生重大影响，在共享输入条件下比较结构迥异的模型对于表征不确定性和增强对预测趋势的信心至关重要。两个模型均以相同的初始条件运行，并采用相同的气候预测，但被允许各自使用其火灾模型扩展。所比较的模型输出包括地上生物量、净生态系统交换量、总碳量和累积过火面积。尽管存在结构差异，两个模型均预测未来四十年内将出现净碳损失，其中LUCAS估计下降6%（145 Tg C），LANDIS-II估计下降4%（94 Tg C）。火灾活动预计将根据气候预测的不同而保持同等水平或增加，相当于过去30年的过火面积将在未来15至25年内出现。虽然模型输出在总体趋势上趋于一致，但土壤碳库和火灾后恢复轨迹的差异凸显了影响这些预测的结构不确定性。这些发现表明，加利福尼亚州的森林正面临从碳汇转变为碳源的风险，这对气候政策具有重要意义。通过证明基于根本性不同结构假设的模型在森林碳损失的相同方向性趋势上趋同，这一比较为预测的碳汇向碳源转变提供了比任何单一模型更高的置信度，同时量化了将影响未来用于州气候政策中的碳预测可靠性的结构不确定性来源。