文章信息
作者：Alexander W. Cheesman, Flossie Brown
研究背景
研究目的
由于热带地区数据的稀缺，大规模的建模研究通常假设热带树木对臭氧的敏感性与温带或寒带物种相似。然而，热带地区具有自身的特点，其气候一般无明显季节性，且由于水分限制不存在气孔对臭氧的排除作用，这使得湿润热带地区的年度臭氧通量积累期相较于温带生态系统大大延长。虽然有研究记录了臭氧污染对热带树木的影响，以及通过识别物理叶片损伤或测定生化功能变化来研究潜在的敏感性，但对于臭氧对热带森林树木实际生产力的影响，以及利用观察到的敏感性更准确地预测臭氧对全球碳循环的影响，相关工作还很少。
由于热带地区的生态系统独特，且在全球碳循环中具有关键作用，而以往研究对于热带树木对臭氧的敏感性了解有限，且多基于假设其与温带或寒带物种相似。因此，本研究旨在通过实验手段，对一系列热带树木进行研究，准确确定它们在面对臭氧时的相对敏感性，为后续研究提供更符合实际情况的数据基础。
将实验所确定的热带树木对臭氧的敏感性数据，纳入动态全球植被模型（JULES）。通过这种方式，结合大气化学模型输出的相关信息，能够从区域和全球两个层面，综合评估不断变化的大气臭氧浓度对热带森林生产力以及全球碳循环所产生的影响。这有助于深入了解臭氧在热带森林生态系统中的作用机制，以及其对全球碳平衡的贡献。
鉴于当前全球环境变化的趋势以及未来可能的社会经济发展路径，本研究进一步着眼于未来。考虑在不同的未来情景下，臭氧浓度可能发生的变化，以及这些变化将如何影响热带森林的生态状况，特别是森林的恢复情况。这对于预测热带森林在未来环境压力下的发展趋势，以及制定相应的保护和恢复策略具有重要意义。
研究结果
臭氧敏感性：观察到物种水平的臭氧敏感性存在很大差异，选择了低、中、高3种指示性敏感性，并发现热带树木的敏感性普遍高于温带和地中海地区的树木。
区域影响：人为产生的臭氧可能使热带森林的净初级生产力平均下降5.1%（低敏感性为3.4%，高敏感性为9.6%），其中亚洲热带森林的损失最大，为10.9%（7.2-19.7%）。
碳循环影响：自20世纪和21世纪初以来，臭氧浓度的变化导致每年碳吸收量累计减少0.29 PgC（低敏感性为0.24 PgC，高敏感性为0.47 PgC），占21世纪热带陆地碳汇的17%。
森林恢复风险：当前次生林和潜在森林恢复区域受空气质量下降的影响更大，预计其净初级生产力损失高于原始森林。
未来影响：未来排放情景下，臭氧将继续影响全球碳循环，并对次生林地区产生不成比例的影响。采取减少臭氧形成的社会经济途径将有利于全球碳预算。
研究结论
研究结果强调了地面臭氧暴露对热带森林生产力和碳吸收的显著负面影响，这对全球碳循环具有重要意义。
呼吁在地球系统模型中更好地体现臭氧对热带森林生产力的直接影响，将区域空气质量纳入碳预算，并评估大规模森林恢复工作的成效，以应对全球气候变化。
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