城市环境研究所在氮气候变化领域取得重要进展
发布时间:2015-02-03来源:崔胜辉研究组
中国科学院城市环境研究所研究人员近期在《Scientific reports》上发表题为“Impacts of reactive nitrogen on climate change in China”的论文,对中国活性氮的气候变化效应进行定量综合评估,并尝试对2020年和2050年活性氮引起的气候变化缓解潜力和缓解压力进行科学预测。中国科学院城市环境研究所施亚岚博士、崔胜辉研究员和中国农业大学巨晓棠教授以及南京师范大学蔡祖聪教授共同完成,崔胜辉研究员作为通讯作者。
全球氮生物地球化学循环的人为干预在很大程度上提高了活性氮的生产水平,活性氮的增加对气候变化的影响开始受到关注。它通过多种的途径作用于气候系统的能量平衡,一方面通过活性氮气体排放直接引起大气构成要素的变化,另一方通过活性氮施用或沉降到陆地系统后生物过程的反馈。尽管相较于二氧化碳(CO2)的温室效应,活性氮所引起的气候变化甚小,然而其复杂的作用机制和过程,亟需对其变化的综合评估,以及识别不同时间尺度下的关键驱动因子,为活性氮的有效管理提供科学依据。由于农业、工业和城市发展,中国成为全球人为活性氮的最大贡献者,对中国活性氮气候变化效应的综合评估更具实践意义。
该研究以全球温变潜势(GTP)来评价活性氮作用于不同辐射强迫因子在未来一段时间的气候变化效应,结果指出中国活性氮在20年和100年尺度分别表现出一定的变冷和变暖效应。其中,农业活动在20年和100年尺度均为变暖效应,以长寿命温室气体氧化亚氮(N2O)的贡献为主;而工业活动在20年尺度为变冷效应,其主要作用因子氮氧化物(NOx)通过改变对流层臭氧、甲烷和气溶胶浓度发生作用,然而这些作用是短期的,在100年尺度则转变为变暖效应,原因是NOx引起的臭氧对地表植物的破坏导致碳汇的减少。此外,陆地氮沉降和施用导致碳截获增加,由此引起的变冷效应能部分抵消活性氮气体引起的变暖效应。然而,随着农田氮肥过剩以及森林氮饱和现象,地表系统碳截获下降。针对中国活性氮变化趋势在未来几十年可能带来的气候影响,研究人员建立特别报告排放情景(SRES),与代表性浓度情景(RCP)情景进行对比,定量不同情景所采取的措施对中国活性氮气候变化效应的缓解潜力和缓解压力,结果表明从长时间尺度看,中国活性氮气候变化仍面临着巨大的缓解压力,需要制定更积极的目标和采取更有力的措施才能实现维持特定辐射强迫水平的目标。
该项研究工作得到了国家重大科技计划项目(2014CB953800)资助。
中国活性氮气候变化综合效应
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