清華新聞網(wǎng)12月14日電 近日，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“地學(xué)系”）李偉副教授課題組的研究揭示了全球大規(guī)模生物能源作物種植的生物物理效應(yīng)，并探究了不同生物能源作物類(lèi)型、種植區(qū)分布和種植面積對(duì)生物物理效應(yīng)的影響。
生物能源碳捕獲與封存（BECCS）是減緩氣候變化、實(shí)現(xiàn)碳中和的主要措施之一。其基本原理是通過(guò)種植快速生長(zhǎng)的生物能源作物來(lái)吸收大氣二氧化碳（CO2），收獲后轉(zhuǎn)化成能源，并將使用產(chǎn)生的CO2收集起來(lái)進(jìn)行封存，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)生命周期的CO2負(fù)排放。大規(guī)模的生物能源作物種植，一方面可以降低大氣CO2濃度，從而降低輻射強(qiáng)迫，實(shí)現(xiàn)控制升溫的目標(biāo)；另一方面，可以直接改變地表生物物理特征（如反照率、蒸散發(fā)、地表粗糙度等），進(jìn)而影響氣溫變化，即生物物理效應(yīng)。在未來(lái)大規(guī)模種植情景下，生物能源作物的生物物理效應(yīng)尚不明確。
圖1 四類(lèi)生物能源作物種植情景引起的氣溫變化（種植區(qū)分布如圖a中紅色區(qū)域所示，四類(lèi)生物能源作物通過(guò)生物物理效應(yīng)產(chǎn)生的溫度變化如圖c-f，相應(yīng)的緯向平均值如圖b所示）
為此，李偉課題組聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多所研究機(jī)構(gòu)，針對(duì)全球大規(guī)模生物能源作物種植情景的生物物理效應(yīng)展開(kāi)研究。研究團(tuán)隊(duì)利用動(dòng)態(tài)全球植被模型生物能源作物版本，與大氣模式進(jìn)行耦合，探究了未來(lái)不同種植情景下，四種生物能源作物通過(guò)生物物理過(guò)程對(duì)氣溫的影響（圖1）。該模型版本包括了課題組自主開(kāi)發(fā)的詳細(xì)生物能源作物生理生態(tài)和管理過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，大規(guī)模生物能源作物種植能夠通過(guò)生物物理過(guò)程降低全球陸地平均氣溫0.03—0.08°C，但不同地區(qū)的生物物理效應(yīng)空間異質(zhì)性非常大。木質(zhì)能源作物種植區(qū)由于蒸騰作用更強(qiáng)、氣動(dòng)阻抗更小，因此降溫效應(yīng)更為明顯。該研究評(píng)估了大規(guī)模生物能源作物種植的生物物理效應(yīng)，對(duì)未來(lái)氣候變化減緩政策的制定以及生物能源種植的合理規(guī)劃具有重要的啟示意義。
上述相關(guān)成果以題為“全球生物能源作物種植的生物物理降溫效應(yīng)”（Global cooling induced by biophysical effects of bioenergy crop cultivation）的論文發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）期刊上。清華大學(xué)地學(xué)系2017級(jí)博士生王景萌為論文第一作者，清華大學(xué)地學(xué)系李偉副教授為論文通訊作者。合作者包括法國(guó)氣候與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（LSCE）菲利普·西亞斯（Philippe Ciais）教授、丹尼爾·戈?duì)枺―aniel Goll）研究員、納拉亞納帕·德瓦拉朱（Narayanappa Devaraju）博士，法國(guó)氣象動(dòng)力科學(xué)實(shí)驗(yàn)室李肇新（Laurent Li）教授、浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院常錦峰研究員，國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）托馬斯·加塞（Thomas Gasser）研究員，清華大學(xué)地學(xué)系黃小猛副教授，法國(guó)索邦大學(xué)/IPSL奧利維爾·布歇（Olivier Boucher）研究員。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、清華大學(xué)自主科研計(jì)劃以及國(guó)家科技基礎(chǔ)設(shè)施重點(diǎn)項(xiàng)目“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬設(shè)施”等支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-27520-0
供稿：地學(xué)系
標(biāo)題圖設(shè)計(jì)：任帥
編輯：李華山
審核：呂婷
