全球气候模型需要全面纳入氮循环

氮在气候变化、人类健康和农业等领域发挥着重要作用。一位研究人员认为,气候模型若能更全面地纳入氮的影响,将会受益匪浅。

来源:Eos杂志
This is an authorized translation of an Eos article. 本文是Eos文章的授权翻译。氮是全球环境的重要组成部分,影响着农业、气候、人类健康和生态系统。氮循环的作用已经得到了更广泛的认识,然而用于预测全球环境变化的地球系统模型(ESM)仍然没有将其完全纳入考量。 Kou-Giesbrecht主张在ESM中交互式地纳入完整的氮循环,以解释氮在陆地、海洋和大气之间复杂且相互关联的流动方式。氮直到最近才被纳入一些ESM的陆地模型中,并且仅仅作为初级生产力的限制因素。氮的作用远不止于植物生长,它还是一种强效温室气体,也是臭氧形成和气溶胶成分的重要驱动因素。野火会释放氮氧化物和氨,导致颗粒物浓度升高;海洋微生物既吸收氮也释放氮。氮向海洋的输出会影响海洋初级生产力,也影响海洋氮的排放,而海水中过量的氮会导致富营养化,即营养物质过剩,从而引发有害藻类大量繁殖。尽管氮循环在全球范围内都非常重要,但ESM中的许多氮循环组成部分即使被包括在内,也不是完全交互的,有些甚至根本没有被纳入模型;相反,它们只是作为静态输入提供给模型。作者认为,在陆地、海洋和大气之间动态模拟氮循环,将大大缩小我们对地球气候和环境近期演变的认知差距。为了实现这一目标,我们需要更多的观测数据来更好地建立陆地氮循环的基准模型,并开展实验操作,为氮相关过程提供经验约束。作者指出,这些进展有助于我们理解并实现《科伦坡可持续氮管理宣言》的目标,即到2030年将氮废弃物减少一半,这样每年可以节省1000亿美元,并有助于减缓气候变化,改善生物多样性、粮食安全和公共卫生。 (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2025JG009209, 2025)—科学撰稿人Nathaniel Scharping (@nathanielscharp)This translation was made by Wiley. 本文翻译由Wiley提供。 Read this article on WeChat. 在微信上阅读本文。 Text © 2025. AGU. CC BY-NC-ND 3.0Except where otherwise noted, images are subject to copyright. Any reuse without express permission from the copyright owner is prohibited.Related

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氮是全球环境的重要组成部分,影响着农业、气候、人类健康和生态系统。氮循环的作用已经得到了更广泛的认识,然而用于预测全球环境变化的地球系统模型(ESM)仍然没有将其完全纳入考量。

氮循环的作用

Kou-Giesbrecht主张在ESM中交互式地纳入完整的氮循环,以解释氮在陆地、海洋和大气之间复杂且相互关联的流动方式。氮直到最近才被纳入一些ESM的陆地模型中,并且仅仅作为初级生产力的限制因素。

Kou-Giesbrecht 陆地 海洋 大气

氮的作用远不止于植物生长,它还是一种强效温室气体,也是臭氧形成和气溶胶成分的重要驱动因素。野火会释放氮氧化物和氨,导致颗粒物浓度升高;海洋微生物既吸收氮也释放氮。氮向海洋的输出会影响海洋初级生产力,也影响海洋氮的排放,而海水中过量的氮会导致富营养化,即营养物质过剩,从而引发有害藻类大量繁殖。

海洋微生物 富营养化

尽管氮循环在全球范围内都非常重要,但ESM中的许多氮循环组成部分即使被包括在内,也不是完全交互的,有些甚至根本没有被纳入模型;相反,它们只是作为静态输入提供给模型。作者认为,在陆地、海洋和大气之间动态模拟氮循环,将大大缩小我们对地球气候和环境近期演变的认知差距。

为了实现这一目标,我们需要更多的观测数据来更好地建立陆地氮循环的基准模型,并开展实验操作,为氮相关过程提供经验约束。作者指出,这些进展有助于我们理解并实现《科伦坡可持续氮管理宣言》的目标,即到2030年将氮废弃物减少一半,这样每年可以节省1000亿美元,并有助于减缓气候变化,改善生物多样性、粮食安全和公共卫生。 (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2025JG009209, 2025)

Journal of Geophysical Research: Biogeosciences https://doi.org/10.1029/2025JG009209