地球变绿逆转气候变暖下碳酸盐风化减弱趋势：全球碳汇新希望

为探究矿物风化及相关大气 CO2风化汇（WSatm-CO2）对全球植被绿化的响应，研究人员运用模型和实验，研究植被绿化与变暖对碳酸盐风化和 WSatm-CO2的影响。结果表明植被绿化能增强碳酸盐风化，该研究对理解全球碳循环意义重大。

　　在地球的生态大舞台上，全球气候变化如同一场大戏，深刻影响着地球上的各种地质和生态过程。矿物风化，作为其中一个关键 “角色”，一直默默承担着捕获大气 CO₂的重任，它就像地球的 “隐形卫士”，在平衡全球变暖方面发挥着重要作用。而碳酸盐风化，更是在较短地质时间内为碳捕获做出了显著贡献。

然而，随着全球气候变化的加剧，大气 CO₂浓度上升、温度升高、径流改变以及土地利用方式变化，碳酸盐风化也受到了不小的冲击。不同地区的碳酸盐风化强度出现了明显差异，可人们对其与潜在驱动因素之间的定量关系，以及在全球气候变化下的内在变化机制却知之甚少。更让人困惑的是，植被覆盖作为影响碳酸盐风化的重要因素，它在全球变化背景下对碳酸盐风化强度的单独影响，也常常被其他因素的 “噪音” 所掩盖。

为了揭开这些谜团，西南大学岩溶环境重庆市重点实验室和中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室等机构的研究人员挺身而出。他们聚焦于 “全球植被绿化对碳酸盐风化和 WS_atm-CO2的影响” 这一关键问题展开研究。研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们深入了解全球碳循环提供了宝贵的线索。

研究人员在这场科研探索中，使用了多种巧妙的 “武器”。一方面，运用生物地球化学模型，包括基于净初级生产力的生态模型（NPP-pCO₂）和最大潜在溶解模型（MPD），模拟土壤 pCO₂以及计算 [HCO₃^-]，以此探究碳酸盐风化强度和 WS_atm-CO2的变化。另一方面，他们还构建了野外实验场地，设置不同的全球变化情景，对相关参数进行长期监测，用实际数据来验证模型结果。

下面来看看研究的主要成果：

• 西南地区长期环境变化：1982 - 2018 年，西南地区碳酸盐岩区域植被绿化趋势显著，NDVI（归一化植被指数，用于衡量植被绿度）和 NPP（净初级生产力）都大幅增加。通过模型计算发现，该地区 [HCO₃^-] 也呈上升趋势，与 NDVI 显著正相关。进一步分析表明，植被绿化对 [HCO₃^-] 增加的贡献远超气候变暖的负面影响，同时 WS_atm-CO2也有所增加，且与径流深度正相关。
• 西南地区季节变化及野外实验验证：对西南地区季节变化的分析显示，夏季的 NDVI、[HCO₃^-] 和 WS_atm-CO2值最高。野外实验中，不同土地利用类型的人工碳酸盐集水区监测结果表明，植被恢复能使 [HCO₃^-] 显著增加，而无植被覆盖的区域 [HCO₃^-] 则随温度升高而降低。
• 全球尺度变化及未来预测：在全球范围内，过去近四十年碳酸盐岩区域 [HCO₃^-] 呈上升趋势，尤其是在 30°N - 80°N 地区，西南地区最为明显。研究人员还通过构建逆模型框架预测未来，发现不同纬度的植被生态系统需增加 NPP，才能维持碳酸盐风化强度。

综合来看，研究表明植被绿化在全球范围内对碳酸盐风化影响显著。在西南地区，植被绿化不仅增强了碳酸盐风化强度，还提升了 WS_atm-CO2，而且植被恢复不会导致径流减少。全球尺度上，植被绿化能抵消气候变暖对碳酸盐溶解的负面影响。

不过，研究也存在一些局限性。例如，自然环境复杂，非碳酸酸和硅酸盐矿物风化的影响未充分考虑，可能导致对大气 CO₂吸收量的高估。不同地区的水文特征差异大，西南地区的研究结果不能完全代表其他碳酸盐岩地区。

尽管如此，该研究意义重大。它为我们理解全球变化下化学风化相关的大气 CO₂汇命运提供了重要依据，也为利用地质碳捕获机制缓解全球变暖提供了新的思路。未来，研究人员可进一步探索不同地区的水文响应差异，以及植被恢复对土壤物理性质的长期影响，为地球的生态保护和气候改善贡献更多力量。