研究背景：

陆地和海洋生态系统每年吸收大量人为源碳排放，是调节大气二氧化碳浓度增长的重要碳汇。2023-2024年厄尔尼诺期间，全球陆地碳汇明显减弱。进入2025年后，全球气温虽然较2023-2024年的极端高温有所回落，但仍处于较高水平，亚马逊等地区的干旱影响也并未立即消退；2024年旱季的异常火灾进一步加剧了区域碳损失。因此，陆地碳汇在厄尔尼诺结束后是否已经恢复，以及不同地区的恢复速度是否一致，是理解近期全球碳循环变化的重要问题。

文章概述：

近日，法国气候与环境科学实验室Philippe Ciais、柯丕煜联合国内外科研人员，对2024年7月至2025年6月的全球碳收支进行了更新。研究综合全球近实时化石燃料和水泥生产碳排放、动态全球植被模型、人工智能驱动的海洋碳通量模型以及基于OCO-2卫星观测的大气反演结果，评估了2023-2024年厄尔尼诺之后全球陆地碳汇的变化。结果显示，全球陆地碳汇较上一年度有所恢复，但仍受到2024年下半年异常碳损失的影响；与此同时，动态全球植被模型和大气反演对2025年上半年陆地碳汇的恢复程度给出了不同的结果。

研究内容：

“低延时”全球碳收支显示陆地碳汇部分恢复

基于NOAA全球海洋边界层观测网络数据估算，2024年7月至2025年6月的大气二氧化碳增长率为2.62 ± 0.08 ppm/年，明显低于2023年7月至2024年6月厄尔尼诺期间的3.66 ± 0.11 ppm/年，但仍高于2013-2022年同期2.46 ppm/年的平均水平（图1）。

2024年7月至2025年6月，全球化石燃料燃烧和水泥生产的二氧化碳排放约为10.35 GtC/年。动态全球植被模型估算全球净陆地碳汇为0.55 ± 0.31 GtC/年，而基于OCO-2的四套大气反演得到的陆地碳汇为1.58 ± 0.73 GtC/年。综合两类方法后，全球净陆地碳汇约为1.06 ± 0.40 GtC/年，较2015-2022 年同期平均水平仍低0.49 GtC/年（图1）。相比之下，这一时期全球海洋碳汇并未表现出明显减弱，综合估算约为3.06 ± 0.34 GtC/年，与参考期总体接近。因此，尽管2025年全球气温已经从此前的极端高温有所下降，大气二氧化碳增长率仍然高于平均水平，主要的不确定性仍集中在陆地碳汇的变化上。

图1、1979-2025年大气二氧化碳增长率及2010-2025年全球碳收支。（a）不同观测方法得到的年度大气二氧化碳增长率；（b）基于动态全球植被模型和海洋模型的自下而上碳收支；（c）基于OCO-2大气反演的自上而下碳收支。各年度均按当年7月至次年6月计算。

2024年下半年的碳损失主导年度陆地碳汇异常

进一步分析表明，2024年7月至2025年6月的陆地碳汇异常并不是均匀分布在全年，而主要来自2024年下半年的异常碳损失。

相对于2015-2022年同期平均水平，动态全球植被模型估算2024年7月至12月出现了1.13 ± 0.41 GtC的异常碳损失，大气反演得到的异常碳损失为0.41 ± 0.40 GtC。进入2025年后，两类方法均显示此前的异常逐渐减弱，但对恢复程度的判断开始出现差异：2025年1月至6月，动态全球植被模型仍显示0.19 ± 0.29 GtC的弱碳源异常，而大气反演则显示0.57 ± 0.47 GtC的碳汇异常。

按照动态全球植被模型的结果，2024年下半年贡献了整个2024年7月至2025年6月陆地碳汇异常的约86%。大气反演则显示陆地碳汇在2025年上半年恢复得更快，新增的碳吸收在很大程度上抵消了2024年下半年的异常碳损失。从逐月变化来看，两类方法均显示全球陆地碳汇从2024年7月至11月持续偏弱，随后从2025年初开始逐步恢复（图2）。这说明2023-2024年厄尔尼诺结束之后，陆地碳循环的异常并没有随着气温下降立即消失，而是持续影响到了2025年。

图2、2023年1月至2025年6月全球、北半球中高纬度和热带地区的月度陆地二氧化碳通量异常。左列为三个动态全球植被模型的结果，右列为四套大气反演结果。正值表示陆地碳吸收增强，负值表示碳吸收减弱或出现异常碳释放

2025年陆地碳汇恢复在不同方法之间存在明显差异

2025年上半年，热带地区的陆地碳通量异常在动态全球植被模型和大气反演中都逐渐接近正常水平，但北半球中高纬度地区出现了更加明显的方法差异。尤其是在2025年4月至6月，所有大气反演结果都显示北半球中高纬度陆地出现了强于正常水平的碳汇，而三个动态全球植被模型均显示碳汇仍然偏弱（图2）。动态全球植被模型估算该地区存在0.71 ± 0.44 GtC/年的碳源异常，而大气反演则给出1.99 ± 0.90 GtC/年的碳汇异常。

进一步的逐模型比较表明，这一差异并不是由某一个模型或反演结果造成，而是两类方法整体上给出了不同的恢复信号。研究认为，这可能与大气输送、OCO-2卫星采样、大气反演的先验碳通量，以及动态全球植被模型中的气象驱动、火灾处理和生态过程响应等多方面因素有关。因此，北半球陆地碳汇在2025年究竟恢复了多少、恢复速度有多快，仍然是当前“低延时”全球碳收支评估中的重要不确定性。

南美洲和非洲部分地区的干旱影响持续至2025年

区域分析显示，南美洲是2025年初最明显的异常碳源地区（图3）。2025年1月至3月，动态全球植被模型和大气反演均显示南美洲存在异常碳释放。其中，动态全球植被模型估算的区域碳源异常为0.04 ± 0.08 GtC，大气反演估算为0.16 ± 0.12 GtC。到4月至6月，这一异常明显减弱：动态全球植被模型结果接近中性，而大气反演则显示南美洲重新转为碳汇异常。

图3、2025年1-3月和4-6月全球陆地及海洋二氧化碳通量异常。左列为动态全球植被模型结果，右列为基于OCO-2的大气反演结果。绿色表示陆地碳吸收增强，黄色至红色表示碳吸收减弱或异常碳释放

亚马逊地区在2023-2024年厄尔尼诺期间经历了严重干旱，并在2024年旱季再次出现大范围水分亏缺，其影响持续到了2025年初。相比之下，中非地区的干旱强度总体低于亚马逊，但持续时间更长。研究显示，中非部分地区从2024年初开始长期处于干旱状态，并在2024年末至2025年上半年再次出现持续的严重干旱。东南亚的干旱则相对较弱且持续时间较短，2025年上半年陆地碳通量总体接近正常水平。

与1997-1998年和2015-2016年的两次强厄尔尼诺相比，2023-2024年厄尔尼诺期间亚马逊和中非受到严重或极端干旱影响的森林面积明显更大，同时陆地碳通量异常持续时间也更长。

图4、三次厄尔尼诺事件期间亚马逊、中非和东南亚热带森林的干旱范围及陆地二氧化碳通量异常。上半部分表示不同强度干旱所覆盖的森林面积比例，下半部分表示动态全球植被模型估算的月度陆地碳通量异常。最下方一行为2023-2024年厄尔尼诺及其延续至2025年6月的变化

高温仍是全球陆地碳汇异常的重要影响因素

研究进一步利用温度、陆地水储量和太阳短波辐射，对2024年7月至2025年6月的陆地碳通量异常进行了统计分解。结果显示，在全球尺度上，温度与陆地碳通量变化的关系最为明显，而陆地水储量的作用在区域尺度上更加突出（图5）。

动态全球植被模型显示，2024年7月至2025年6月全球陆地相对于参考期存在1.32 GtC/年的碳源异常，其中高温对应的碳源贡献约为1.01 GtC/年，是最大的单一气候贡献。与此同时，陆地水储量和辐射异常在部分地区产生了相反方向的影响，抵消了一部分高温带来的碳损失。

在热带地区，较高的陆地水储量主要在非洲和澳大利亚等区域对应更强的碳吸收，对温度造成的碳损失形成一定补偿。而在北半球中高纬度地区，统计模型对2023-2025年极端异常的解释能力相对较弱，也说明该地区的碳汇变化可能受到生态系统滞后效应以及温度和水分之间非线性作用等更复杂过程的影响。

图5、2024年7月至2025年6月全球陆地碳汇异常的气候影响因素。（a、b）分别为动态全球植被模型和大气反演得到的全球陆地碳通量异常，以及温度、陆地水储量和辐射的统计贡献；（c）为全球、热带和北半球中高纬度地区陆地碳通量异常的分解结果

总结：

综上，2024年7月至2025年6月全球陆地碳汇已经较2023-2024年厄尔尼诺期间有所恢复，但2024年下半年的异常碳损失仍对这一年度周期产生了明显影响。南美洲和非洲部分地区的干旱影响延续至2025年，而全球尺度上的高温仍对应陆地碳吸收减弱。与此同时，动态全球植被模型和大气反演对2025年北半球陆地碳汇恢复给出了不同结果。

这些结果表明，极端气候事件对陆地碳循环的影响可能持续到气候异常本身减弱之后。进一步提高全球碳收支监测的时效性，并结合更多独立观测约束陆地碳通量，将有助于更准确地判断陆地碳汇在极端气候事件后的恢复过程。

论文信息：

Low latency global carbon budget reveals late 2024 carbon losses and contrasting early 2025 land sink recovery signals

Piyu Ke*, Philippe Ciais*, Yitong Yao, Stephen Sitch, Wei Li, Xiaomeng Du, Xiaofan Gui, Ben Poulter, Thomas Colligan, Auke M. van der Woude, Joram Hooghiem, Wouter Peters, Zhu Liu, Zhu Deng, Zhe Jin, Xiangjun Tian, Yilong Wang, Junjie Liu, Sudhanshu Pandey, Chris O’Dell, Jiang Bian, John Miller, Xin Lan, Jefferson Goncalves De Souza, Michael O’Sullivan, Pierre Friedlingstein, Julien Alléon, Yi Xi, Daniel S. Goll, Lei Zhu, Guido R. van der Werf, Shilong Piao, Frédéric Chevallier

Advanced Science

DOI:10.1002/advs.77369

原文链接：

https://doi.org/10.1002/advs.77369

期刊介绍：

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