全球的植物现在被认为吸收的二氧化碳比之前估计的多出约31%，这表明一项近期的研究。该研究预计将提升科学家用来预测未来气候变化的地球系统模拟，突显自然碳封存对管理温室气体的关键作用。
科学家的新评估显示，全球植物捕捉的二氧化碳大约比最初认为的多出31%。这项发表在《自然》杂志上的研究，预计将改进科学家依赖于预测未来气候条件的地球系统模拟，强调自然碳捕捉在减缓温室气体排放方面的重要性。
陆地植物通过光合作用从大气中提取二氧化碳的过程称为陆地总初级生产（GPP）。这个过程代表了全球陆地与大气之间最大的碳交换。GPP通常以每年的皮他克拉姆（petagram，1皮他克拉姆相当于十亿公吨）来衡量，约等于238百万辆燃油车每年产生的二氧化碳。
来自康奈尔大学的研究小组与能源部橡树岭国家实验室合作，采用新的模型和测量方法，估计陆地的GPP为每年157皮他克拉姆碳，较40年前的120皮他克拉姆的先前估计有所增加，而后者仍在大多数碳循环评估中使用。他们的发现记录在题为“从植物羰基硫化物吸收推断的陆地光合作用”的论文中。
研究人员开发了一个全面的模型，该模型跟踪羰基硫化物（OCS）从大气中进入叶片的叶绿体，其中光合作用发生。通过监测OCS，他们量化了光合活性，因为OCS在叶片中的路径与二氧化碳相似且比分子扩散更容易测量。因此，OCS在植物和叶子水平上被用作光合作用的代理。该研究表明，OCS是估算更大规模长时间段内光合作用的有效指标，使其成为全球GPP的可靠指标。
该团队利用多个来源的植物数据来帮助模型的开发，包括在ORNL创建的LeafWeb数据库，旨在支持能源部的陆地生态系统科学科学重点领域（TES-SFA）。LeafWeb汇总来自全球科学家的光合作用特性数据，以增强碳循环建模。研究人员通过将模型结果与环境监测塔的高分辨率数据进行比较来验证他们的模型结果，避免了云层覆盖可能导致的卫星数据问题，特别是在热带地区。
对修正估计的重要贡献是对一种名为叶肉扩散的过程的理解的改善，该过程描述了OCS和二氧化碳如何从叶片移动到叶绿体进行碳固定。理解叶肉扩散对于评估植物进行光合作用的有效性和适应变化环境至关重要。
共同作者Lianhong Gu，作为光合作用专家和ORNL环境科学部门的杰出职员科学家，在开发量化叶肉导度模型方面发挥了关键作用，该模型在数值上说明OCS在叶子内的扩散及其与光合作用的联系。
Gu评论道：“确定植物每年固定的二氧化碳是一项复杂的挑战，科学家们已经面临该问题一段时间。初步估计120皮他克拉姆每年的数字是在1980年代做出的，而这个估计在我们探索新的方法时一直保留。准确评估全球GPP至关重要，因为初步的陆地碳吸收影响我们对地球碳循环的更广泛评估。”
“确保碳循环中的基本过程在更大规模的模型中得到充分表示至关重要，”Gu进一步表示。“为了使地球规模的模拟有效，它们必须准确描绘涉及的过程。这项工作标志着在建立一个明确的数字方面取得了重要进展。”
研究表明，泛热带雨林是先前估计与新数据之间最大差异的主要贡献者，Gu指出，这一发现得到了地面数据的支持。这一发现表明，雨林作为自然碳汇的作用比卫星数据以前所指示的更为显著。
理解陆地生态系统，特别是具有广泛生物量的森林能够捕获多少碳，对于预测未来气候变化至关重要。
“利用可靠的全球观测来精确定义我们的GPP估计，对于增强我们对未来大气二氧化碳水平的预测及其对全球气候的影响至关重要，”ORNL地球系统科学部门的首席研究员Peter Thornton解释道。
这项研究的结果强调了将叶肉导度等重要过程纳入光合作用模型表示的必要性。美国能源部的下一代热带生态系统实验旨在改善关于热带森林对气候变化反应的模型预测。这些发现可以指导新的模型发展，旨在减少对热带森林GPP预测的不确定性。
与康奈尔大学综合植物科学学院合作的还有来自荷兰Wageningen大学和研究机构、卡内基科学研究所、科罗拉多州立大学、加利福尼亚大学圣克鲁斯分校和NASA喷气推进实验室的团队。
资助来自康奈尔大学、国家科学基金会，以及由能源部科学办公室生物与环境研究项目支持的ORNL TES-SFA。
